EA039804B1 - Heat exchanger closure assemblies and methods of using and installing the same - Google Patents
Heat exchanger closure assemblies and methods of using and installing the same Download PDFInfo
- Publication number
- EA039804B1 EA039804B1 EA202092212A EA202092212A EA039804B1 EA 039804 B1 EA039804 B1 EA 039804B1 EA 202092212 A EA202092212 A EA 202092212A EA 202092212 A EA202092212 A EA 202092212A EA 039804 B1 EA039804 B1 EA 039804B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- heat exchanger
- elastic torsion
- closure
- elastic
- channel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J13/00—Covers or similar closure members for pressure vessels in general
- F16J13/02—Detachable closure members; Means for tightening closures
- F16J13/08—Detachable closure members; Means for tightening closures attached by one or more members actuated to project behind a part or parts of the frame
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/06—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints
- F28F9/10—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints by screw-type connections, e.g. gland
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0041—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having parts touching each other or tubes assembled in panel form
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F11/00—Arrangements for sealing leaky tubes and conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/005—Other auxiliary members within casings, e.g. internal filling means or sealing means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/007—Auxiliary supports for elements
- F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0059—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for petrochemical plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2220/00—Closure means, e.g. end caps on header boxes or plugs on conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2230/00—Sealing means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
- F28F2265/16—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing leakage
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
- F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/14—Fastening; Joining by using form fitting connection, e.g. with tongue and groove
- F28F2275/146—Fastening; Joining by using form fitting connection, e.g. with tongue and groove with bayonet connections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/20—Fastening; Joining with threaded elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
- F28F2280/02—Removable elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
- F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
- F28F9/0209—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions
- F28F9/0212—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions the partitions being separate elements attached to header boxes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
- F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
- F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
- F28F9/0226—Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0231—Header boxes having an expansion chamber
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Springs (AREA)
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственную заявкуCross-reference to related application
В этой заявке испрашивается приоритет по заявке № 62/645662 на патент США, поданной марта 2018 г., которая во всей ее полноте включена сюда посредством ссылки.This application claims priority to U.S. Patent Application No. 62/645,662, filed March 2018, which is hereby incorporated by reference in its entirety.
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Предложенные варианты осуществления относятся к укупорочным узлам теплообменников и способам их применения и монтажа, конкретнее к системам и способам укупорки для герметизации предназначенных для высокого давления теплообменников кожухотрубного типа, имеющих съемные пучки труб, а еще конкретнее к укупорочным узлам теплообменников, конфигурация которых позволят выдерживать изменяющиеся тепловые нагрузки, имеющих узел укупорочной пробки, который крепится к каналу теплообменника с помощью запорного узла.The proposed embodiments relate to heat exchanger closures and methods of their use and installation, more specifically to closure systems and methods for sealing high-pressure shell-and-tube type heat exchangers having removable tube bundles, and more specifically to heat exchanger closures configured to withstand varying thermal loads having a stopper assembly, which is attached to the heat exchanger channel by means of a shut-off assembly.
Уровень техникиState of the art
Теплообменники кожухотрубного типа образуют основную часть теплопередающего оборудования без огневого подвода теплоты на химических заводах, нефтеперерабатывающих заводах, тепловых электростанциях и аналогичных сооружениях. Среди наиболее популярных теплообменников, относящихся к основным типам кожухотрубных теплообменников и находящих применение в настоящее время, следует отметить теплообменники, имеющие съемные пучки труб, такие как теплообменники с U-образными трубами и плавающей головкой, или имеющие несъемные пучки с неподвижными трубными решетками. На практике желательным обычно является наличие съемного пучка труб, чтобы теплообменник можно было периодически выводить из эксплуатации, извлекать пучок труб для очистки и визуального контроля, а потом собирать снова. Также может оказаться желательным гидростатическое или пневматическое испытание межтрубного пространства трубных теплообменников со съемными пучками труб таким образом, что оказались бы возможными визуальный осмотр или проверка соединений труб и прокладок трубных решеток и можно было бы легко локализовать и устранить утечки. Для извлечения пучка следует предусмотреть укупорку, которую можно было бы открывать быстро и надежно после длительного периода работы в условиях изменяющихся тепловых нагрузок и нагрузок, обуславливаемых давлениями. Проблемы, связанные с разборкой, извлечением, гидростатическими и пневматическими испытаниями и повторной сборкой, особенно остры, когда трубный теплообменник оказывается относительно крупным (свыше 9144 см (36 дюймов) в диаметре) и предназначен для операций при высоком давлении, превышающем 689475 МПа (1000 фунт-сил на кв. дюйм), поскольку вес требуемых внутренних компонентов становится большим. Конкретным типом укупорки, который разработан для этой цели, является резьбовая пробка, также известная как укупорка типа замка лопаточного венца турбины, в которой используется множество взаимно блокируемых ниток резьбы для крепления узла крышки запорного кольца по месту. Основное преимущество системы этого типа заключается в том, что она исключает крупный фланец крышки канала и болтовое крепление других конструкций теплообменников высокого давления. Существуют две общие классификации теплообменников типа резьбовой пробки, описанных в известных технических решениях. В приложениях, где давления превышают 689475 МПа (1000 фунт-сил на кв. дюйм) на обеих сторонах трубной решетки, чтобы сама трубная решетка подвергалась только меньшему перепаду давлений, можно предусмотреть полностью съемную укупорку в стиле A, вследствие чего можно было бы извлечь пучок, не снимая крышку кожуха. Если разность давлений оказывается слишком высокой, удобнее снимать крышку кожуха, чтобы получать доступ к пучку, и в этом случае можно было бы использовать укупорку в стиле B.Shell and tube heat exchangers form the bulk of non-fired heat transfer equipment in chemical plants, refineries, thermal power plants and similar facilities. Among the most popular heat exchangers of the main types of shell-and-tube heat exchangers currently in use are those having removable tube bundles, such as U-tubes with a floating head, or having fixed bundles with fixed tube sheets. In practice, it is usually desirable to have a removable tube bundle so that the heat exchanger can be taken out of service periodically, the tube bundle removed for cleaning and visual inspection, and then reassembled. It may also be desirable to hydrostatically or pneumatically test the shell side of tube bundle heat exchangers in such a way that visual inspection or inspection of tube connections and tubesheet gaskets is possible and leaks can be easily located and repaired. To remove the bundle, a closure should be provided that can be opened quickly and reliably after a long period of operation under varying thermal and pressure loads. The problems associated with disassembly, extraction, hydrostatic and pneumatic testing and reassembly are especially acute when the tube heat exchanger is relatively large (over 9144 cm (36 in) in diameter) and is designed for high pressure operations in excess of 689475 MPa (1000 lb -force per square inch) as the weight of the required internal components becomes large. A particular type of closure that has been developed for this purpose is a threaded plug, also known as a turbine ring lock type closure, which uses a plurality of interlocking threads to secure the lock ring cap assembly in place. The main advantage of this type of system is that it eliminates the large duct cover flange and bolting of other high pressure heat exchanger designs. There are two general classifications of screw plug type heat exchangers described in the prior art. In applications where pressures exceed 689,475 MPa (1,000 psi) on both sides of the tubesheet, so that the tubesheet itself is subjected to only less pressure drop, a fully removable style A closure can be provided, whereby the bundle can be removed without removing the housing cover. If the pressure difference is too high, it is more convenient to remove the casing cap to gain access to the bundle, in which case a style B closure could be used.
Более того укупорочные узлы, используемые в теплообменниках этого типа, должны быть достаточно жесткими, чтобы выдерживать внутреннее давление без значительного перемещения укупорочного узла относительно канала, поскольку это приведет к частичному или полному разъединению ниток резьбы, используемых для крепления укупорочного узла. Вместе с тем узел также должен быть достаточно гибким, чтобы выдержать ожидаемые тепловые нагрузки, возникающие во время работы. Ожидаемые тепловые нагрузки представляют собой изменения температуры во времени, которые могут возникать в течение первоначального запуска или последующих ремонтов, либо в случае нарушения производственного процесса или остановки предприятия, причем любое отдельное событие из числа этих может привести к дифференциальному тепловому расширению внутренних компонентов относительно канала. Тепловые нагрузки, если с ними не удается справляться должным образом в одном или нескольких вариантах осуществления, могут, в свою очередь, вызывать неравномерную пластическую деформацию внутренних компонентов, так что нагрузка на прокладки больше не оказывается равномерно распределенной, а в конечном счете узел начинает течь. В частности, поскольку внутренние компоненты теплообменника часто подвергаются более высокому тепловому расширению, чем канал, из-за различающихся коэффициентов теплового расширения или того факта, что более тонкие компоненты могут нагреваться с большей скоростью, чем толстые материалы канала, жесткий укупорочный узел нежелателен, если он приводит к пластической деформации внутренних компонентов, которая приводит к разгрузке прокладок и утечке; и более высокой нагрузке на резьбовые участки укупорочного узла и канала, что может привести к деформации резьбы. Все вышеупомянутые обстоятельства и условия работы привели к заимствованию многих разных технических решений, которые оказались успешными лишь частично, потому что они решили только некоторые из проблем, внося при этом другие, что особенно справедливо для прило- 1 039804 жений, где температура, давление и габариты характерны на стороне высокого давления.Moreover, the closures used in this type of heat exchanger must be rigid enough to withstand internal pressure without significant movement of the closure relative to the channel, as this will lead to partial or complete separation of the threads used to secure the closure. However, the assembly must also be flexible enough to withstand the anticipated thermal stresses that occur during operation. Expected thermal loads are the temperature changes over time that may occur during initial start-up or subsequent repairs, or in the event of a process disruption or plant shutdown, any single event of which could result in differential thermal expansion of internal components relative to the duct. Thermal loads, if not properly handled in one or more embodiments, can in turn cause uneven plastic deformation of the internal components such that the load on the gaskets is no longer evenly distributed and eventually the assembly begins to leak. In particular, since the internal components of a heat exchanger are often subject to higher thermal expansion than the duct due to differing coefficients of thermal expansion or the fact that thinner components can heat up at a faster rate than thick duct materials, a rigid closure is undesirable if it is leads to plastic deformation of internal components, which leads to gasket unloading and leakage; and higher stress on the threaded portions of the closure and channel, which can lead to thread distortion. All the aforementioned circumstances and operating conditions have led to the adoption of many different technical solutions that have been only partially successful because they solved only some of the problems while introducing others, which is especially true for applications where temperature, pressure and dimensions typical on the high pressure side.
Во всех этих известных технических решениях узел резьбового запорного кольца и крышки (или укупорочную пробку) надо поворачивать несколько раз, обычно 20 или более, чтобы полностью ввести в зацепление нитки резьбы в запорном кольце с нитками резьбы в канале теплообменника. Этому надо уделить особое внимание, поскольку узел запорного кольца должен быть точно центрован и оперт, находясь снаружи канала при повороте в нужное положение. В частности, поскольку нельзя допустить, чтобы вес укупорочной пробки приходился на нитки резьбы, точность манипулирования такой тяжелой деталью оборудования (целых 9450 кг (21000 фунтов)) требует специализированного зажимного приспособления, поставляемого с теплообменником. Разработаны различные конструкции зажимных приспособлений. В некоторых случаях используют консольную систему противовесов, чтобы сбалансировать вес запорного кольца. В других случаях зажимное приспособление крепят непосредственно к каналу.In all of these prior art solutions, the threaded closure ring and lid assembly (or closure plug) must be rotated several times, typically 20 or more, to fully engage the threads in the closure ring with the threads in the heat exchanger channel. Special attention must be paid to this as the locking ring assembly must be accurately centered and supported while being outside of the channel when rotated into position. In particular, since the weight of the cork cannot be allowed to rest on the threads, the accuracy of handling such a heavy piece of equipment (as much as 9,450 kg (21,000 lb)) requires a specialized jig supplied with the heat exchanger. Various designs of clamping devices have been developed. In some cases, a cantilever counterweight system is used to balance the weight of the locking ring. In other cases, the jig is attached directly to the channel.
Вместе с тем специальное зажимное приспособление другой функции не имеет и поэтому может использоваться нечасто, так что бригада, работающая на теплообменнике, в этом контексте опыта не имеет, а в своих действиях полностью руководствуется инструкциями, предоставляемыми фирмойизготовителем. В наихудшем случае существует опасность причинения травм производственному персоналу, работающему на теплообменнике, если тяжелый узел не закреплен в зажимном приспособлении правильно. Всегда есть риск, что укупорочная пробка может застрять или нитки резьбы могут оказаться поврежденными во время вставления или извлечения. Это справедливо, в частности, когда укупорочную пробку сначала вставляют в канал теплообменника. Во время остановок оборудования или ремонтов критично время, так что любой незапланированный простой, связанный с застрявшей укупорочной пробкой, может приводить к значительным финансовым потерям для химического или нефтеперерабатывающего завода.However, the special clamping device has no other function and therefore can be used infrequently, so that the team working on the heat exchanger has no experience in this context, and in their actions is completely guided by the instructions provided by the manufacturer. In the worst case, there is a risk of injury to production personnel working on the heat exchanger if the heavy assembly is not properly secured in the jig. There is always a risk that the cork may get stuck or the threads may be damaged during insertion or removal. This is true in particular when the closure plug is first inserted into the heat exchanger channel. During shutdowns or repairs, time is critical, so any unplanned downtime associated with a stuck cap can result in a significant financial loss for a chemical or refinery.
Трудность манипулирования запорным кольцом означает, что нежелательно вставлять и удалять запорное кольцо больше одного раза в течение события технического обслуживания. Если необходимо проводить ремонты на трубах или других работающих под давлением компонентах, гидростатическое или пневматическое испытание в межтрубном пространстве следует проводить без крышки, установленной по месту, чтобы осуществить визуальный контроль и убедиться в отсутствии утечек. Ранее созданные конструкции предусматривали использование временного внутреннего фланца для того, чтобы нагружать прокладку при проведении гидравлических испытаний межтрубного пространства теплообменника. Позже созданные конструкции, такие как продемонстрированная в патенте США № 4750554, обеспечивают механизм приложения нагрузки от внутреннего фланца параллельно нагрузке от внутреннего ряда болтов. Для этих позже созданных конструкций внутренний ряд болтов, находящийся в наружном запорном кольце, используется, чтобы нагружать прокладку трубной решетки только в случае утечки. Внутренние компоненты, необходимые для достижения этой функции, могут быть довольно сложными, и, хотя конструкцию оптимизировали должным образом, количество деталей и сложность увеличивают риск их неправильного монтажа, а также внесения увеличенных затрат на изготовление. Поскольку внутренний фланец находится в контакте с технологической текучей средой, болты могут оказаться подверженными коррозии или покрытыми образованиями кокса и понадобится срезать или высверливать последние. Более того дифференциальное тепловое расширение внутренних компонентов может вызывать повреждение или деформацию узла внутреннего фланца, что приводит к затруднению при извлечении и повторном использовании узла.The difficulty of manipulating the locking ring means that it is undesirable to insert and remove the locking ring more than once during a maintenance event. If repairs are to be made on pipes or other pressure components, a hydrostatic or pneumatic annulus test should be performed without the cap in place to make a visual inspection to ensure there are no leaks. Previous designs have included the use of a temporary inner flange to stress the gasket during pressure testing of the annular space of the heat exchanger. Later designs, such as that shown in US Pat. No. 4,750,554, provide a mechanism for applying the load from the inner flange in parallel with the load from the inner row of bolts. For these later designs, the inner row of bolts found in the outer locking ring is used to stress the tubesheet gasket only in the event of a leak. The internal components required to achieve this function can be quite complex, and although the design has been properly optimized, the number of parts and complexity increase the risk of improper assembly and increased manufacturing costs. Since the inner flange is in contact with the process fluid, the bolts may become corroded or coated with coke and will need to be cut or drilled out. Moreover, differential thermal expansion of internal components can cause damage or deformation of the inner flange assembly, making it difficult to remove and reuse the assembly.
Следовательно, известные технические решения не решают проблему манипулирования укупорочной пробкой во время вставления и извлечения, а также при обеспечении испытаний под воздействием давления при сохранении более простой конструкции для внутренних компонентов.Therefore, prior art solutions do not solve the problem of handling the closure during insertion and removal, as well as providing pressure testing while maintaining a simpler design for internal components.
Хотя резьбовая укупорочная пробка теплообменника может отвечать нормам проектирования, применяемым для деталей, находящимся по давлением, в пределах границы конструкции оборудования, находящейся под давлением, есть другие компоненты, которые повлияют на затраты, обеспечивающие надежность и срок службы оборудования этого типа. Существует потребность в устройстве, которое будет достаточно жестким, чтобы ограничить перемещение под нагрузкой, обуславливаемой давлением, и при этом избежать причинения повреждения внутренним компонентам в ожидаемых условиях тепловой нагрузки и предоставить отказоустойчивую защиту работающему под давлением сооружению (ниткам резьбы) и т.д. в условиях экстремальной тепловой нагрузки.Although the heat exchanger screw cap may meet the design code for pressurized parts, within the design boundary of pressurized equipment, there are other components that will affect the cost of ensuring the reliability and service life of this type of equipment. There is a need for a device that is rigid enough to limit movement under pressure load while avoiding damage to internal components under anticipated thermal loading conditions and providing fail-safe protection to pressurized structure (threads), etc. under extreme thermal stress.
Следовательно, в известных технических решениях существует неудовлетворенная потребность в укупорочных узлах теплообменников, конфигурация которых позволяет выдержать изменяющиеся тепловые нагрузки и которые включают в себя запорное кольцо и крышку, которые можно было бы легче монтировать и удалять по потребности, не пользуясь специализированным манипуляционным оборудованием.Therefore, there is an unmet need in the prior art for heat exchanger closures that are configured to withstand varying thermal loads and that include a locking ring and cap that can be more easily installed and removed as required without the use of specialized handling equipment.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Назначение и преимущества описываемых ниже иллюстрируемых вариантов осуществления будут изложены в следующем далее описании и станут ясными из него. Дополнительные преимущества иллюстрируемых вариантов осуществления будут реализованы и достигнуты посредством устройств, систем и способов, информация о которых особо подчеркнута в письменном описании и формуле изобретения, аThe purpose and advantages of the illustrated embodiments described below will be set forth in the following description and become clear from it. Additional advantages of the illustrated embodiments will be realized and achieved by means of devices, systems and methods, information about which is specifically emphasized in the written description and claims, and
- 2 039804 также следуют из прилагаемых чертежей.- 2 039804 also follow from the attached drawings.
Чтобы достичь этих и других преимуществ и в соответствии с назначением иллюстрируемых вариантов осуществления в одном аспекте, описываются системы и способы укупорки для теплообменников кожухотрубного типа, в которых конфигурация укупорочных узлов теплообменников позволяет выдержать изменяющиеся тепловые нагрузки и которые включают в себя запорное кольцо, крепящееся к каналу теплообменника с помощью множества взаимно блокируемых ступиц или ниток резьбы.In order to achieve these and other advantages, and in accordance with the purpose of the illustrated embodiments in one aspect, closure systems and methods are described for shell-and-tube type heat exchangers in which the closures of the heat exchangers are configured to withstand varying thermal loads and which include a locking ring attached to the channel. heat exchanger using a plurality of interlocking hubs or threads.
Как отмечалось ранее, особую озабоченность у конечных потребителей теплообменников кожухотрубного типа вызывает следующее:As noted earlier, the following are of particular concern to end users of shell-and-tube heat exchangers:
утечка через прокладки, приводящая к выбросу технологических текучих сред, таких как водород и/или углеводород, в окружающую среду;leakage through the gaskets, leading to the release of process fluids, such as hydrogen and/or hydrocarbons, into the environment;
технологические утечки между текучими средами межтрубного пространства и внутритрубного пространства;technological leaks between the fluid environments of the annular space and the in-line space;
более длительные, чем ожидаемые, времена технического обслуживания из-за заедания укупорочной пробки во время установки-извлечения; и сложность большого количества внутренних компонентов и специализированного оборудования, которое требуется для того, чтобы опереть укупорочную пробку во время вставления или извлечения.longer than expected maintenance times due to cap jamming during insertion and removal; and the complexity of the large number of internal components and specialized equipment required to support the closure during insertion or removal.
В соответствии с определенными вариантами осуществления, иллюстрируемыми здесь, раскрываемые сейчас способы и системы для открывания, закрывания и герметизации теплообменника высокого давления предусматривают применение узла крышки и запорного кольца (например, укупорочной пробки), посредством которого укупорочную пробку вставляют в канал теплообменника за одно линейное перемещение и поворачивают предпочтительно менее чем на один-единственный оборот (например, оборот менее чем на 360°) в запертое положение. Несущие нагрузку поверхности (например, ступицы) предпочтительно не находятся в контакте до тех пор, пока не будет приложен последний поворот, эффективно запирающий укупорочную пробку в теплообменник высокого давления. Канал теплообменника высокого давления предпочтительно подвергнут механической обработке с получением первого комплекта ступиц, а запорное кольцо подвергнуто механической обработке с получением второго - дополняющего - комплекта ступиц, чтобы при повороте укупорочной пробки первый комплект ступиц вступал в расцепляемое зацепление со вторым комплектом ступиц. В определенных вариантах осуществления рядом с одним или несколькими комплектами ступиц на запорном кольце и/или канале можно крепить направляющую, чтобы обеспечить приподнятую секцию вдоль одной стороны, что (i) предотвращает излишний поворот, (ii) обеспечивает несущую поверхность для вставления узла запорного кольца и (iii) предотвращает причинение повреждений несущим нагрузку поверхностям.In accordance with certain embodiments illustrated herein, methods and systems now disclosed for opening, closing, and sealing a high pressure heat exchanger involve the use of a lid assembly and a locking ring (e.g., a closure plug) whereby the closure plug is inserted into the heat exchanger passage in a single linear movement. and preferably rotated by less than one single turn (eg less than 360° turn) to the locked position. The load-bearing surfaces (eg hubs) are preferably not in contact until a final twist is applied effectively sealing the closure plug into the high pressure heat exchanger. The high pressure heat exchanger channel is preferably machined to form a first set of hubs and the locking ring is machined to form a second complementary set of hubs such that when the cork is rotated, the first set of hubs disengageably engages with the second set of hubs. In certain embodiments, a guide may be attached to one or more hub sets on the closure ring and/or channel to provide a raised section along one side that (i) prevents over-rotation, (ii) provides a bearing surface for insertion of the closure ring assembly, and (iii) prevent damage to load-bearing surfaces.
В определенных иллюстративных вариантах осуществления запорное кольцо подвергнуто механической обработке с получением некоторого предписанного количества (например, 8) комплектов ступиц запорного кольца, а канал теплообменника подвергнут механической обработке с получением некоторого соответствующего количества комплектов ступиц канала. Специалисты в данной области техники легко поймут, что в рамках изобретательских аспектов данного изобретения количество соответствующих комплектов ступиц можно изменять. В определенных иллюстративных вариантах осуществления, профиль ступиц представляет собой некоторую форму упорной резьбы.In certain exemplary embodiments, the lock ring is machined to some prescribed number (eg, 8) of lock ring hub sets and the heat exchanger channel is machined to some appropriate number of channel hub sets. Those skilled in the art will readily appreciate that within the scope of the inventive aspects of the present invention, the number of respective hub sets may be varied. In certain exemplary embodiments, the hub profile is some form of thrust thread.
Следует понимать, что определенные преимущества иллюстрируемых вариантов осуществления включают в себя узел укупорочной пробки, который можно монтировать с помощью единственного линейного перемещения и без необходимости специализированного зажимного приспособления или инструмента. Как только узел укупорочной пробки оказывается в нужном положении, где он полностью оперт на канал теплообменника, его запирают посредством единственного частичного оборота (например, поворота пробочного элемента на 22,5°). Риск заедания укупорочной пробки относительно канала теплообменника исключается. Кроме того, манипулирование пробочным элементом становится безопаснее, поскольку поворот не требуется до тех пор, пока укупорочная пробка не станет полностью опертой относительно теплообменника. Для перемещения укупорочного пробочного элемента в нужное место можно использовать легкодоступное оборудование, такое как краны, тягачи пучков и автопогрузчики с вильчатым захватом, тем самым исключая затраты, связанные со специализированным зажимным приспособлением. Монтаж становится безопаснее, потому что узел запорного кольца и пробку не надо поворачивать одновременно, оставляя их подвешенными и центрованными с помощью противовесов или консоли, а вместо этого предпочтительно обеспечивая скольжение вдоль специально спроектированных направляющих, которые также служат для того, чтобы обеспечить упор при повороте. Направляющим приданы размеры, позволяющие гарантировать, что узел запорного кольца укупорочной пробки будет всем своим весом покоиться на несущих нагрузку поверхностях ступиц.It should be understood that certain advantages of the illustrated embodiments include a closure assembly that can be mounted with a single linear movement and without the need for a specialized jig or tool. Once the stopper assembly is in position, where it is fully supported on the heat exchanger channel, it is closed by a single partial turn (eg turning the stopper by 22.5°). The risk of the sealing plug sticking in relation to the heat exchanger channel is eliminated. In addition, handling of the stopper becomes safer, since rotation is not required until the stopper is fully supported against the heat exchanger. Easily accessible equipment such as cranes, bundle tractors and fork lift trucks can be used to move the closure to the desired location, thereby eliminating the cost associated with a specialized clamping fixture. Mounting is made safer because the locking ring assembly and plug do not have to be rotated at the same time, leaving them suspended and centered by counterweights or a cantilever, but instead preferentially slide along specially designed guides that also serve to provide support when turning. The guides are sized to ensure that the closure ring assembly of the closure will rest with its entire weight on the load-bearing surfaces of the hubs.
В соответствии с иллюстрируемыми вариантами осуществления вставление и извлечение узла укупорочной пробки можно проводить быстрее, чем в случае известной резьбовой конструкции. Более быстрое вставление и извлечение позволяет применять упрощенные внутренние компоненты, в частности за счет исключения необходимости внутреннего фланца. В определенных вариантах осуществления, чтобы запереть кольцо узла укупорочной пробки в нужном месте, требуется лишь частичный оборотAccording to the illustrated embodiments, the insertion and removal of the closure assembly can be carried out faster than in the case of known threaded construction. Faster insertion and removal allows the use of simplified internal components, in particular by eliminating the need for an internal flange. In certain embodiments, only a partial turn is required to lock the cap assembly ring in place.
- 3 039804 (например, поворот на 22,5°) узла укупорочной пробки относительно трубы теплообменника в отличие от типичных 20 или более полных оборотов согласно известной конструкции. В результате обеспечивается гибкость при выборе формы несущей нагрузку поверхности укупорочной пробки, позволяя сделать ее более оптимальной, чем в случае традиционной дюймовой трапецеидальной резьбы, используемой в известных технических решениях.- 3 039804 (for example, a rotation of 22.5°) of the stopper assembly relative to the heat exchanger tube, as opposed to the typical 20 or more complete turns according to the known design. The result is flexibility in choosing the shape of the load-bearing surface of the closure, allowing it to be more optimal than the traditional inch trapezoid thread used in prior art.
Что касается известных конструкций и способов, то затяжка винтовой резьбы сравнима со вбиванием клина в зазор до тех пор, пока не произойдет быстрое застревание из-за трения и незначительной пластической деформации. Таким образом, нитка резьбы должна продвинуться на некоторое линейное расстояние в процессе поворота, чтобы достичь полного зацепления. Известные конструкции в типичных случаях предусматривают использование трапецеидальной резьбы, обычно с шагом 25,4 мм (1 дюйм), чтобы один полный оборот мог обеспечить продвижение на 25,4 мм (1 дюйм) в канал. В отличие от этого конструкции ступиц согласно определенным иллюстрируемым вариантам осуществления данного изобретения имеют, например, предусматривающую взаимоблокировку или встречно-гребенчатую геометрию с наружной и внутренней резьбами, которые вступают в зацепление посредством вращения в одной плоскости и которые предпочтительно используют форму ступиц (например, конфигурацию упорной резьбы), которая жестче и оказывается более подходящей, когда усилие на ступице приложено главным образом в одном направлении. На ступицах предусмотрены направляющие, конфигурация которых гарантирует, что запорное кольцо узла пробки будет правильно центровано во время вставления, а излишний поворот не произойдет. Направляющие также функционируют, защищая ступицы во время сборки укупорочного пробочного элемента с трубой теплообменника.With respect to known designs and methods, tightening a screw thread is comparable to driving a wedge into a gap until it quickly jams due to friction and slight plastic deformation. Thus, the thread must advance some linear distance during the turning process in order to achieve full engagement. Known designs typically use trapezoidal threads, typically in 25.4 mm (1 inch) pitch, so that one full turn can advance 25.4 mm (1 inch) into the canal. In contrast, hub designs according to certain illustrated embodiments of the present invention have, for example, interlocking or interlocking geometry with male and female threads that engage by co-rotation and that preferably utilize the shape of the hubs (e.g., thrust configuration). threads), which is stiffer and more suitable when the force on the hub is applied mainly in one direction. The hubs are provided with guides that are configured to ensure that the locking ring of the plug assembly is properly centered during insertion and does not over-rotate. The guides also function to protect the hubs during assembly of the cork closure with the heat exchanger tube.
Таким образом, отличительным преимуществом, обеспечиваемым иллюстрируемыми вариантами осуществления, является исключение необходимости специализированных зажимных приспособлений, требующихся для того, чтобы опирать и центровать запорное кольцо во время его поворота. В соответствии с иллюстрируемым вариантом осуществления данного изобретения поворот укупорочной пробки происходит, как только запорное кольцо пробки полностью вставлено в канал, так что конструкция запорного кольца значительно сокращает время, затрачиваемое на открывание и закрывание теплообменника для операций технического обслуживания, исключает необходимость специального оборудования для погрузочно-разгрузочных операций и таким образом снижает риск неправильного монтажа, результатом которого будет утечка. Сокращая время открывания и закрывания, можно также исключить внутренний фланец, используемый в целях испытаний под действием давления, что значительно сокращает количество компонентов, которые должны быть вставлены и/или извлечены для получения доступа к пучку труб.Thus, a distinct advantage provided by the illustrated embodiments is the elimination of the need for specialized jigs required to support and center the closure ring as it rotates. In accordance with the illustrated embodiment of the present invention, the rotation of the stopper occurs once the closing ring of the stopper is fully inserted into the channel, so that the design of the closing ring significantly reduces the time spent opening and closing the heat exchanger for maintenance operations, eliminating the need for special equipment for loading and unloading operations and thus reduces the risk of improper installation resulting in leakage. By reducing opening and closing times, the internal flange used for pressure testing can also be eliminated, greatly reducing the number of components that must be inserted and/or removed to gain access to the tube bundle.
Следует отметить, что иллюстрируемые варианты осуществления данного изобретения направлены на создание теплообменных сооружений, допускающих тепловое расширение при изменяющихся тепловых нагрузках во время работы за счет использования элемента, подвергающегося упругому кручению. Принимая во внимание ожидаемое тепловое расширение, с помощью элемента, подвергающегося упругому кручению, герметизацию можно поддерживать на протяжении многочисленных рабочих циклов без регулирования работающих на сжатие болтов на укупорочной пробке. Ожидаемые тепловые нагрузки включает в себя нагревание и охлаждение компонентов вследствие запуска, останова, флуктуации скоростей потоков текучих сред и нечастых, но прогнозируемых событий, таких как останов предприятия или внезапный аварийный останов. В случае экстремальной тепловой нагрузки, которая вызывает тепловое расширение внутренних компонентов, выходящее за пределы диапазона, учтенного при проектировании, критичной оказывается защита ступиц укупорочного узла от повреждений, вследствие чего подвергающийся кручению элемент проектируют, придавая ему конфигурацию, обуславливающую пластическую деформацию выше некоторого диапазона упругого отклонения. Следует понимать, что в случае известных конструкций и способов требовалось использование специализированных процедур сборки, чтобы сохранить герметизацию внутренней прокладки трубной решетки, зачастую влекущую за собой повторную затяжку работающих на сжатие болтов во время работы. Даже при этих процедурах во время работы может возникать пластическая деформация внутренних элементов из-за дифференциального теплового расширения. Как отмечалось выше, данное изобретение позволяет обойти это затруднение.It should be noted that the illustrated embodiments of the present invention are directed to the creation of heat exchange structures that allow thermal expansion under changing thermal loads during operation through the use of an element subjected to elastic torsion. Considering the expected thermal expansion, by means of an element subjected to elastic torsion, sealing can be maintained over numerous operating cycles without adjusting the compression bolts on the closure. Expected thermal loads include heating and cooling of components due to startup, shutdown, fluctuations in fluid flow rates, and infrequent but predictable events such as a plant shutdown or sudden emergency shutdown. In the event of an extreme thermal load that causes thermal expansion of the internal components outside of the design range, it is critical to protect the closure hubs from damage, so the torsion element is designed to be configured to yield plastic deformation above a certain range of elastic deflection. . It will be understood that prior art designs and methods have required the use of specialized assembly procedures to maintain the sealing of the internal lining of the tubesheet, often entailing re-tightening the compression bolts during operation. Even with these procedures, plastic deformation of internal components due to differential thermal expansion may occur during operation. As noted above, the present invention circumvents this difficulty.
В соответствии с определенными иллюстрируемыми вариантами осуществления данного изобретения для герметизации кожухотрубного теплообменника высокого давления разработаны укупорочные узлы, которым придана конфигурация типа резьбовой пробки и которые поддерживают герметизацию у трубной решетки теплообменника под действием давления и изменяющихся тепловых нагрузок. Наружную герметизацию укупорочного узла предпочтительно обеспечивают узлом диафрагмы и прокладки. Герметичность прокладки диафрагмы предпочтительно поддерживают посредством внешнего ряда нажимных болтов, а внутреннюю герметизацию предпочтительно обеспечивают второй прокладкой, находящейся у трубной решетки, которая нагружена внутренним рядом нажимных болтов. В соответствии с определенными иллюстрируемыми вариантами осуществления нагрузка внутренней герметизации трубной решетки теплообменника передается через работающее на сжатие кольцо, элемент, подвергающийся упругому кручению, и втулочный элемент. Следует понимать, что элемент, подвергающийся упругому кручению, опирается в областях, где он контактирует со втулочным элементом и работающим наIn accordance with certain illustrative embodiments of the present invention, sealing assemblies have been developed for sealing a high pressure shell and tube heat exchanger, which are shaped like a threaded plug and which maintain a seal against the heat exchanger tube sheet under pressure and varying thermal loads. The outer sealing of the closure assembly is preferably provided by a diaphragm and gasket assembly. The sealing of the diaphragm gasket is preferably maintained by the outer row of jack bolts, and the inner seal is preferably provided by a second gasket located at the tube sheet which is loaded by the inner row of jack bolts. In accordance with certain illustrated embodiments, the internal sealing load of the heat exchanger tube sheet is transmitted through the compression ring, the elastic torsion member, and the sleeve member. It should be understood that the element subjected to elastic torsion is supported in areas where it contacts the sleeve element and works on
- 4 039804 сжатие кольцом.- 4 039804 compression ring.
Во время процедуры сборки согласно определенным иллюстрируемым вариантам осуществления данного изобретения пучок труб с прокладкой трубной решетки вставляют в трубу теплообменника, после чего втулочный элемент, элемент, подвергающийся упругому кручению, а за ними укупорочный пробочный элемент, предпочтительно имеющий узел крышки и запорного кольца. Кроме того, рядом с укупорочной пробкой в трубе теплообменника предусматривают диафрагму и прокладку диафрагмы для обеспечения герметичности. Укупорочный пробочный элемент крепится с возможностью открепления к имеющему открытый конец каналу трубы теплообменника путем поворота укупорочного пробочного элемента коаксиально вокруг продольной оси теплообменника за одно линейное перемещение, и предпочтительно поворачивают его менее чем на один-единственный оборот, чтобы разместить в запертом положении. Следует по достоинству оценить тот факт, что несущие нагрузку поверхности не находятся в несущем нагрузку контакте друг с другом до тех пор, пока к укупорочной пробке не будет приложен последний поворот.During the assembly procedure according to certain illustrated embodiments of the present invention, the tube bundle with the tube sheet gasket is inserted into the heat exchanger tube, followed by the spigot element, the element subjected to elastic torsion, and behind them the closure plug element, preferably having a cap and locking ring assembly. In addition, a diaphragm and a diaphragm gasket are provided next to the sealing plug in the heat exchanger tube to ensure tightness. The closure plug is releasably attached to the open-ended channel of the heat exchanger tube by rotating the closure plug coaxially around the longitudinal axis of the heat exchanger in one linear movement, and preferably turning it less than one single revolution to place it in the locked position. It is to be appreciated that the load-bearing surfaces are not in load-bearing contact with each other until the last turn is applied to the closure.
В соответствии с определенными иллюстрируемыми вариантами осуществления данного изобретения вышеупомянутые несущие нагрузку поверхности укупорочной пробки и имеющего открытый конец канала трубы теплообменника предпочтительно включают в себя первый комплект ступиц, предусмотренный (например, посредством механической обработки) на укупорочной пробке, и второй - дополняющий - комплект ступиц, предусмотренный (например, посредством механической обработки) на участке имеющего открытый конец канала трубы теплообменника, чтобы при повороте укупорочной пробки первый комплект ступиц вводился в зацепление (встречно-гребенчатое) со вторым комплектом ступиц. Следует понимать, что на укупорочной пробке и/или имеющем открытый конец канале теплообменника можно предусмотреть один или несколько комплектов секций ступиц с тем, чтобы они включали в себя приподнятую секцию (например, направляющую), конфигурация которой обеспечивает (i) предотвращение избыточного поворота, (ii) несущую поверхность для вставления укупорочной пробки и при этом (iii) предотвращение причинения повреждений несущим нагрузку поверхностям, как укупорочной пробки, так и имеющего открытый конец канала трубы теплообменника.In accordance with certain illustrated embodiments of the present invention, the aforementioned load-bearing surfaces of the closure and the open-ended heat exchanger tube channel preferably include a first set of hubs provided (e.g., by machining) on the closure, and a second complementary set of hubs, provided (for example, by machining) in a portion of the open-end channel of the heat exchanger tube, so that when the closure plug is rotated, the first set of hubs is engaged (interlocked) with the second set of hubs. It should be understood that one or more sets of hub sections may be provided on the closure plug and/or the open-ended heat exchanger channel so that they include an elevated section (e.g., a rail) configured to (i) prevent over-rotation, ( ii) a bearing surface for inserting the closure while (iii) preventing damage to the load-bearing surfaces of both the closure and the open-ended heat exchanger tube channel.
В еще одном аспекте предложен теплообменный узел теплообменника, включающий в себя удлиненный трубчатый корпус теплообменника, ограничивающий внутреннюю камеру. В пределах внутренней камеры корпуса теплообменника расположена трубная решетка, разделяющая внутреннюю камеру на межтрубное пространство и внутриканальное пространство. Конфигурация внутреннего участка обеспечивает прием с возможностью извлечения пучка труб, расположенного в пределах межтрубного пространства внутренней камеры. В пределах внутриканального пространства внутренней камеры корпуса теплообменника расположен кольцевой втулочный элемент. В пределах внутриканального пространства внутренней камеры теплообменника расположен кольцевой элемент, подвергающийся упругому кручению, чтобы втулочный элемент оказался расположенным между трубной решеткой и элементом, подвергающимся упругому кручению. Элемент, подвергающийся упругому кручению, имеет внутреннюю окружную поверхность, отклоняемую относительно его внешней окружной поверхности для кручения элемента, подвергающегося упругому кручению. Кроме того, теплообменник может дополнительно содержать одну или несколько следующих особенностей:In yet another aspect, a heat exchanger heat exchanger assembly is provided, including an elongated tubular heat exchanger body defining an internal chamber. Within the inner chamber of the heat exchanger housing there is a tube sheet dividing the inner chamber into annular space and intra-channel space. The configuration of the inner section provides for the reception with the possibility of extracting the bundle of pipes located within the annulus of the inner chamber. An annular sleeve element is located within the intra-channel space of the inner chamber of the heat exchanger housing. Within the intra-channel space of the internal chamber of the heat exchanger, an annular element is located, which is subjected to elastic torsion, so that the bushing element is located between the tube sheet and the element, which is subjected to elastic torsion. The element subjected to elastic torsion has an inner circumferential surface deflected relative to its outer circumferential surface for torsion of the element subjected to elastic torsion. In addition, the heat exchanger may further comprise one or more of the following features:
i) перегородочный узел перегородки, где втулочный элемент расположен в пределах внутриканального пространства внутренней камеры корпуса теплообменника, для направления текучей среды из окна, проходящего сквозь корпус по меньшей мере к двум или более трубам в пучке труб;i) a septum baffle assembly, where the sleeve member is located within the intrachannel space of the internal chamber of the heat exchanger housing, for directing fluid from the window passing through the housing to at least two or more pipes in the tube bundle;
ii) прокладку трубной решетки, расположенную между трубной решеткой и буртиком, сформированным в пределах внутренней камеры корпуса теплообменника, и несущее кольцо, расположенное в пределах внутренней камеры корпуса теплообменника, при этом элемент, подвергающийся упругому кручению, расположен между втулочным элементом и несущим кольцом;ii) a tube sheet spacer positioned between the tube sheet and a shoulder formed within the inner chamber of the heat exchanger body, and a carrier ring positioned within the inner chamber of the heat exchanger shell, with a torsionally elastic element located between the sleeve member and the carrier ring;
iii) по меньшей мере два окна, проходящих сквозь корпус для обеспечения входа и выхода текучей среды во внутриканальное пространство внутренней камеры корпуса теплообменника и из этого пространства;iii) at least two windows extending through the housing to allow the entry and exit of fluid into and out of the intra-channel space of the internal chamber of the heat exchanger housing;
iv) при этом конфигурация элемента, подвергающегося упругому кручению, обеспечивает упругое отклонение вплоть до предела упругого отклонения и пластическое отклонение сверх предела упругого отклонения, чтобы элемент, подвергающийся упругому кручению, отклонялся упруго, выдерживая дифференциальное тепловое расширение и избегая причинение повреждений компонентам теплообменника, когда теплообменник находится в условиях предварительной нагрузки и ожидаемых нагрузки, обуславливаемой давлением, и тепловой нагрузки;iv) while configuring the torsionally elastic element to deflect elastically up to the elastic limit and plastically deflect beyond the elastic limit so that the torsionally elastic element deflects elastically to withstand differential thermal expansion and avoid causing damage to the heat exchanger components when the heat exchanger is under preload and expected pressure load and thermal load;
v) при этом конфигурация элемента, подвергающегося упругому кручению, обеспечивает опору в первой области контакта, где элемент, подвергающийся упругому кручению, контактирует со втулочным элементом, и во второй области контакта, где элемент, подвергающийся упругому кручению, контактирует с несущим кольцом;v) wherein the configuration of the torsion element provides support in a first contact region where the torsion element contacts the sleeve element and in a second contact region where the torsion element contacts the carrier ring;
vi) при этом элемент, подвергающийся упругому кручению, имеет четырехугольное поперечное сечение, имеющее скругленные углы;vi) wherein the element subjected to elastic torsion has a quadrangular cross-section having rounded corners;
- 5 039804 vii) при этом множество элементов, подвергающихся упругому кручению, последовательно уложены стопой друг относительно друга;- 5 039804 vii) at the same time, a plurality of elements subjected to elastic torsion are sequentially stacked with a foot relative to each other;
viii) при этом конфигурация элемента, подвергающегося упругому кручению, обеспечивает наличие внешнего радиуса A и внутреннего радиуса B, где внешний радиус меньше, чем внутренний радиус канала внутренней камеры, конфигурация которой обеспечивает прием пучка труб, где отношение A к B меньше 3;viii) wherein the element subjected to elastic torsion is configured to have an outer radius A and an inner radius B, where the outer radius is less than the inner radius of the channel of the inner chamber, which is configured to receive the tube bundle, where the ratio A to B is less than 3;
ix) при этом конфигурация элемента, подвергающегося упругому кручению, обеспечивает наличие высоты H, которая составляет приблизительно 50% его предела упругого отклонения, и наличие некоторой толщины T, чтобы элемент, подвергающийся упругому кручению, деформировался пластически сверх предела его упругого отклонения;ix) while configuring the elastically torsion element to have a height H that is approximately 50% of its elastic limit and some thickness T so that the elastically torsion element deforms plastically beyond its elastic limit;
x) укупорочный узел для герметизации внутриканального пространства внутренней камеры корпуса теплообменника, где укупорочный узел включает в себя запорный кольцевой элемент и крышечный элемент, которые крепятся с возможностью открепления к корпусу теплообменника с помощью запорного узла;x) a closure assembly for sealing the intra-channel space of the internal chamber of the heat exchanger housing, where the closure assembly includes a locking annular element and a cap element, which are attached with the possibility of detachment to the heat exchanger housing using a locking assembly;
xi) запорный узел, включающий в себя множество разнесенных секций ступиц запорного кольца, конфигурация которых обеспечивает правильное смыкание с соответствующими секциями ступиц канала, сформированными на участке цилиндрической внутренней поверхности корпуса теплообменника;xi) a locking assembly including a plurality of spaced locking ring hub sections configured to properly mate with respective channel hub sections formed at a portion of the cylindrical inner surface of the heat exchanger housing;
xii) диафрагму, расположенную так, что внутриканальное пространство внутренней камеры примыкает к стопорному кольцевому и крышечному элементам, и прокладку диафрагмы, прижатую к диафрагме, когда запорный кольцевой элемент крепится с возможностью открепления к корпусу теплообменника;xii) a diaphragm positioned so that the intra-channel space of the inner chamber is adjacent to the locking annular and cap members, and a diaphragm gasket pressed against the diaphragm when the locking ring is releasably attached to the heat exchanger body;
xiii) при этом укупорочный узел дополнительно включает в себя множество первых удлиненных работающих на сжатие элементов, предусмотренных вдоль участка внешнего радиуса укупорочного узла с тем, чтобы передавать усилие первому работающему на сжатие кольцу, которое передает усилие участку обода диафрагмы и прокладке диафрагмы, и множество вторых удлиненных работающих на сжатие элементов, предусмотренных вдоль участка внутреннего радиуса укупорочного узла с тем, чтобы передавать усилие второму работающему на сжатие кольцу, которое передает усилие к участку диафрагмы, заставляя участок диафрагмы отклоняться дистально от крышечного элемента к элементу, подвергающемуся упругому кручению, когда укупорочный узел крепится с возможностью открепления к корпусу теплообменника;xiii) wherein the closure assembly further includes a plurality of first elongated compression elements provided along a portion of the outer radius of the closure assembly so as to transmit force to the first compression ring that transmits force to the diaphragm rim portion and the diaphragm gasket, and a plurality of second elongate compression members provided along the inner radius portion of the closure assembly so as to transmit force to the second compression ring which transmits force to the diaphragm portion causing the diaphragm portion to deflect distally from the closure member towards the member subjected to elastic torsion when the closure assembly attached with the possibility of detachment to the body of the heat exchanger;
xiv) при этом конфигурация трубной решетки, втулочного элемента, несущего кольца, первого и второго работающих на сжатие колец, запорного кольца и первого и второго работающих на сжатие элементов обеспечивает сохранение упругости вплоть до достижения или превышения суммарной осевой нагрузки, являющейся результатом предварительной нагрузки, тепловой нагрузки и нагрузки, обуславливаемой давлением, когда укупорочный узел крепят к корпусу теплообменника;xiv) while the configuration of the tube sheet, the sleeve element, the carrier ring, the first and second compression rings, the locking ring and the first and second compression elements ensures that the elasticity remains up to or exceeds the total axial load resulting from the preload, thermal load and pressure load when the closure is attached to the heat exchanger body;
xv) при этом удлиненные работающие на сжатие элементы предварительно нагружены, работающие на сжатие элементы сообщают предварительную нагрузку по первой траектории осевой нагрузки к первой области контакта элемента, подвергающегося упругому кручению, которая передает предварительную нагрузку по траектории крутильной нагрузки через элемент, подвергающийся упругому кручению, ко второй области контакта элемента, подвергающегося упругому кручению, которая передает предварительную нагрузку по второму пути осевой нагрузки прокладке трубной решетки;xv) wherein the elongate compressive members are preloaded, the compressive members impart a preload along a first axial load path to a first contact area of the elastic torsion element which transmits the preload along the torsional load path through the elastic torsion element, to a second region of contact of the element subjected to elastic torsion, which transfers the preload along the second path of axial load to the laying of the tube sheet;
xvi) при этом нагрузки, обуславливаемые давлением технологических текучих сред в теплообменнике, прикладываются в пределах обычного предписываемого порогового диапазона, а конфигурация элемента, подвергающегося упругому кручению, обеспечивает упругую деформацию, позволяющую его внешней окружной поверхности совершать осевое перемещение к укупорочному узлу, при этом нагрузки, обуславливаемые давлением технологических текучих сред в корпусе теплообменника, снижают нагрузку на элемент, подвергающийся упругому кручению, за счет деформации укупорочного узла дистально от трубной решетки, а конфигурация элемента, подвергающегося упругому кручению, обеспечивает упругое отклонение вплоть до предела упругого отклонения и пластическое отклонение сверх предела упругого отклонения, чтобы элемент, подвергающийся упругому кручению, выдерживал дифференциальное тепловое расширение во избежание причинения повреждений компонентам теплообменника, когда теплообменник находится в условиях предварительной нагрузки и ожидаемых нагрузки, обуславливаемой давлением, и тепловой нагрузки.xvi) where the stresses imposed by the pressure of the process fluids in the heat exchanger are applied within the usual prescribed threshold range, and the configuration of the element subjected to elastic torsion provides elastic deformation, allowing its outer circumferential surface to move axially towards the closure assembly, while the loads, caused by the pressure of the process fluids in the heat exchanger shell, reduce the stress on the torsion element by deforming the closure distal to the tubesheet, and the torsion element configuration provides elastic deflection up to the elastic limit and plastic deflection beyond the elastic limit. deviations so that the element subjected to elastic torsion can withstand differential thermal expansion in order to avoid causing damage to the components of the heat exchanger when the heat exchanger is under preload conditions. load and expected pressure load and thermal load.
В еще одном аспекте предложен процесс сборки узла трубного теплообменника, заключающийся в том, что обеспечивают удлиненный корпус теплообменника, имеющий внутреннюю камеру, определяющий продольную ось и имеющий открытый конец цилиндрического канала. Обеспечивают укупорочный узел, имеющий запорный узел, конфигурация которого обеспечивает крепление к открытому концу цилиндрического канала удлиненного корпуса теплообменника. Вставляют запорный узел укупорочного узла в открытый конец цилиндрического канала аксиально вдоль продольной оси внутренней камеры теплообменника, чтобы несущие нагрузку поверхности каждого из укупорочного узла и внутренней стенки удлиненного корпуса теплообменника не контактировали друг с другом. Поворачивают укупорочный узел вокруг продольной оси удлиненного корпуса теплообменника, чтобы вызвать крепле- 6 039804 ние с возможностью открепления запорного узла к взаимодействующему запорному узлу, предусмотренному на внутренней стенке удлиненного корпуса теплообменника, чтобы вызвать контакт несущих нагрузку поверхностей друг с другом с целью передачи нагрузки между укупорочным узлом и удлиненным теплообменником. Кроме того, процесс сборки трубного теплообменника может дополнительно включать в себя один или несколько следующих особенностей:In yet another aspect, a process for assembling a tube heat exchanger assembly is provided, comprising providing an elongated heat exchanger body having an internal chamber defining a longitudinal axis and having an open end of a cylindrical channel. A closure assembly is provided having a closure assembly configured to be secured to the open end of the cylindrical channel of the elongated heat exchanger body. The locking assembly of the closure assembly is inserted into the open end of the cylindrical channel axially along the longitudinal axis of the inner chamber of the heat exchanger so that the load-bearing surfaces of each of the closure assembly and the inner wall of the elongated heat exchanger body do not come into contact with each other. The closure assembly is rotated around the longitudinal axis of the elongated heat exchanger housing to cause the closure assembly to be detachably attached to the cooperating closure assembly provided on the inner wall of the elongated heat exchanger housing to cause the load-bearing surfaces to come into contact with each other in order to transfer the load between the closure assembly. unit and extended heat exchanger. In addition, the tube heat exchanger assembly process may further include one or more of the following features:
i) поворачивают укупорочный узел менее чем на 360°, чтобы вызвать крепление с возможностью открепления запорного узла укупорочного узла к взаимодействующему запорному узлу, предусмотренному на внутренней стенке удлиненного корпуса теплообменника;i) rotating the closure assembly through less than 360° to cause the closure assembly of the closure assembly to be releasably secured to a cooperating closure assembly provided on the inner wall of the elongated heat exchanger housing;
ii) обеспечивают формирование байонетного запорного узла совместно запорным узлом укупорочного узла и запорным узлом, предусмотренным на внутренней стенке удлиненного корпуса теплообменника;ii) providing the bayonet closure assembly together with the closure assembly of the closure assembly and the closure assembly provided on the inner wall of the elongated heat exchanger body;
iii) при этом байонетный запорный узел включает в себя множество разнесенных секций ступиц запорного кольца, предусмотренных на участке внешней поверхности укупорочного узла, и множество разнесенных секций ступиц запорного кольца, предусмотренному на внутренней стенке удлиненного корпуса теплообменника, конфигурация которых обеспечивает правильное смыкание с соответствующими секциями ступиц канала, сформированными на укупорочном узле;iii) wherein the bayonet closure assembly includes a plurality of spaced closure ring hub sections provided on a portion of the outer surface of the closure assembly, and a plurality of spaced closure ring hub sections provided on the inner wall of the elongated heat exchanger housing, the configuration of which ensures proper closure with the respective hub sections a channel formed on the closure assembly;
iv) перед вставлением запорного узла вставляют прокладку трубной решетки в открытый конец цилиндрического канала аксиально вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с конфигурацией буртика канала, сформированной в удлиненном корпусе теплообменника, вставляют трубную решетку в открытый конец цилиндрического канала аксиально вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с прокладкой трубной решетки для ограничения межтрубного пространства и внутриканального пространства в пределах внутренней камеры удлиненного корпуса теплообменника, где конфигурация внутренней камеры обеспечивает прием с возможностью извлечения пучка труб, расположенного в пределах межтрубного пространства внутренней камеры, вставляют кольцевой втулочный элемент в открытый конец цилиндрического канала аксиально вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с трубной решеткой, вставляют элемент, подвергающийся упругому кручению, в открытый конец цилиндрического канала вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом со втулочным элементом, вставляют несущее кольцо в открытый конец цилиндрического канала вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с элементом, подвергающимся упругому кручению, и вставляют диафрагму в открытый конец цилиндрического канала вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с несущим кольцом;iv) before inserting the shut-off assembly, inserting a tube sheet gasket into the open end of the cylindrical channel axially along the longitudinal axis of the elongated heat exchanger body to be adjacent to the channel flange configuration formed in the elongated heat exchanger body, inserting the tube sheet into the open end of the cylindrical channel axially along the longitudinal axis of the elongated body of the heat exchanger for the purpose of being located next to the laying of the tube sheet to limit the annular space and the intra-channel space within the inner chamber of the elongated heat exchanger case, where the configuration of the inner chamber provides for the reception with the possibility of extracting the tube bundle located within the annular space of the inner chamber, insert the annular sleeve element into open end of the cylindrical channel axially along the longitudinal axis of the elongated body of the heat exchanger in order to be located next to the tube sheet, an element is inserted that exposes According to elastic torsion, in the open end of the cylindrical channel along the longitudinal axis of the elongated heat exchanger housing in order to be located next to the bushing element, the carrier ring is inserted into the open end of the cylindrical channel along the longitudinal axis of the elongated heat exchanger housing in order to be located next to the element subjected to elastic torsion, and inserted a diaphragm into the open end of the cylindrical channel along the longitudinal axis of the elongated body of the heat exchanger to be located next to the carrier ring;
v) регулируют множество первых внешних удлиненных работающих на сжатие элементов, предусмотренных вдоль участка внешнего радиуса укупорочного узла, которые проходят в укупорочном узле коаксиально вдоль продольной оси укупорочного узла с целью передачи усилия первому работающему на сжатие кольцу, которое передает усилие на участок обода диафрагмы и прокладку диафрагмы с целью сжатия прокладки диафрагмы у диафрагмы, и регулируют множество вторых внутренних работающих на сжатие элементов, предусмотренных вдоль участка внутреннего радиуса укупорочного узла, которые проходят в укупорочном узле коаксиально вдоль продольной оси укупорочного узла с целью передачи усилия второму работающему на сжатие кольцу, которое передает усилие на участок диафрагмы, заставляя участок диафрагмы отклоняться дистально от укупорочного узла к элементу, подвергающемуся упругому кручению, теплообменного узла, когда укупорочный узел крепят к корпусу теплообменника;v) adjusting a plurality of first outer elongate compression members provided along the outer radius portion of the closure that extend coaxially in the closure along the longitudinal axis of the closure to transfer force to the first compression ring which transfers force to the diaphragm rim portion and the gasket of the diaphragm to compress the diaphragm gasket at the diaphragm, and adjusting a plurality of second internal compression members provided along the inner radius portion of the closure, which extend coaxially in the closure along the longitudinal axis of the closure to transmit force to the second compression ring, which transmits a force on a portion of the diaphragm causing the portion of the diaphragm to deflect distally from the closure assembly to the elastic torsion member of the heat exchange assembly when the closure assembly is attached to the heat exchanger body;
vi) причем конфигурация трубной решетки, втулочного элемента, первого и второго работающих на сжатие колец, укупорочного узла и каждого из первого и второго удлиненных работающих на сжатие элементов обеспечивает сохранение упругости вплоть до достижения или превышения суммарной осевой нагрузки, являющейся результатом предварительной нагрузки, тепловой нагрузки и нагрузки, обуславливаемой давлением, когда укупорочный узел крепят к корпусу теплообменника;vi) wherein the configuration of the tube sheet, the sleeve member, the first and second compression rings, the closure assembly, and each of the first and second elongate compression members is designed to maintain resiliency up to or exceeding the total axial load resulting from the preload, thermal load and pressure load when the closure is attached to the heat exchanger body;
vii) при этом, когда удлиненные работающие на сжатие элементы предварительно нагружают, работающие на сжатие элементы сообщают предварительную нагрузку по первому пути осевой нагрузки к первой области контакта элемента, подвергающегося упругому кручению, которая передает предварительную нагрузку по пути крутильной нагрузки через элемент, подвергающийся упругому кручению, ко второй области контакта элемента, подвергающегося упругому кручению, которая передает предварительную нагрузку по второму пути осевой нагрузки прокладке трубной решетки;vii) whereby, when the elongate compression members are preloaded, the compression members impart a preload along a first axial load path to a first contact region of the elastic torsion member which transfers the preload along the torsional load path through the elastic torsion member , to a second area of contact of the element subjected to elastic torsion, which transfers the preload along the second axial load path to the laying of the tube sheet;
viii) при этом обеспечивают сопротивление крутильной нагрузке путем увеличения механического напряжения и крутильного поворота, позволяющего перемещать первую область контакта элемента, подвергающегося кручению, к трубной решетке;viii) while providing resistance to torsional loading by increasing mechanical stress and torsional rotation, allowing you to move the first contact area of the element subjected to torsion, to the tube sheet;
ix) при этом создание укупорочного узла предусматривает позиционирование крышечного элемента, имеющего цилиндрическую форму и имеющего внешний диаметр, допускающий крепление концентрично с внутренним участком запорного кольцевого элемента, имеющего цилиндрическую форму, ограничивающего участок цилиндрической внешней поверхности и внутренний участок, имеющий цилиндрическую форму, причем участок внешней поверхности снабжен запорным узлом укупорочного узла.ix) at the same time, the creation of a closure assembly involves positioning a cap element having a cylindrical shape and having an outer diameter that allows fastening concentric with the inner section of the locking annular element having a cylindrical shape, limiting the section of the cylindrical outer surface and the inner section having a cylindrical shape, and the section of the outer surface is equipped with a locking unit of the closure unit.
- 7 039804- 7 039804
В еще одном аспекте предложен укупорочный узел, конфигурация которого обеспечивает крепление с возможностью открепления к открытому концу канала внутренней камеры теплообменного узла, включающий в себя запорный кольцевой элемент, имеющий цилиндрическую форму, ограничивающий участок цилиндрической внешней поверхности и внутренний участок, имеющий цилиндрическую форму. Участок внешней поверхности снабжен множеством разнесенных секций ступиц запорного кольца, конфигурация которых обеспечивает правильное смыкание с соответствующими секциями ступиц канала, сформированными на участке цилиндрической внутренней поверхности теплообменного узла. Прикрепляемый крышечный элемент, имеющий цилиндрическую форму, концентричен с внутренним участком запорного кольцевого элемента. Кроме того, укупорочный узел может дополнительно содержать одну или несколько следующих особенностей:In yet another aspect, a closure assembly is provided that is configured to releasably attach to an open end of a channel of an internal chamber of a heat exchanger assembly, comprising a cylindrically shaped locking annular element defining a cylindrical outer surface portion and an inner cylindrically shaped portion. The outer surface section is provided with a plurality of spaced locking ring hub sections, the configuration of which ensures proper closure with the corresponding channel hub sections formed on the section of the cylindrical inner surface of the heat exchange unit. Attached cap element, having a cylindrical shape, is concentric with the inner section of the locking annular element. In addition, the closure assembly may further comprise one or more of the following features:
i) крышечный элемент крепится с возможностью открепления к запорному кольцевому элементу, а запорный кольцевой элемент имеет внутреннюю диаметральную поверхность с конфигурацией буртика, которая обеспечивает прием взаимодействующей конфигурации буртика, предусмотренной на внешней диаметральной поверхности крышечного элемента;i) the lid member is releasably attached to the closure ring member, and the closure ring member has an inner diametral surface with a bead configuration that receives the cooperating bead configuration provided on the outer diametral surface of the lid member;
ii) каждая секция ступицы запорного кольца проходит под предписанным углом, простираясь от участка внешней поверхности запорного кольцевого элемента, конфигурация которой обеспечивает правильное смыкание с соответствующими проходящими под углом секциями ступиц, предусмотренными каждой секции ступицы канала, сформированной на участке цилиндрической внутренней поверхности теплообменного узла;ii) each lock ring hub section extends at a prescribed angle extending from a portion of the outer surface of the lock ring which is configured to properly mate with the respective angled hub sections provided by each channel hub section formed on a portion of the cylindrical inner surface of the heat exchanger assembly;
iii) проходящий вверх фланцевый элемент, предусмотренный на запорном кольцевом элементе, конфигурация которого обеспечивает останов поворота укупорочного узла во внутреннюю камеру теплообменного узла;iii) an upwardly extending flange member provided on the closure ring member configured to stop rotation of the closure assembly into the inner chamber of the heat exchange assembly;
iv) диафрагму, конфигурация которой обеспечивает расположение рядом с запорным кольцевым и крышечным элементами;iv) a diaphragm configured to be adjacent to the closure ring and cap;
v) множество регулируемых внешних удлиненных запорных кольцевых работающих на сжатие элементов, закрепляемых с возможностью открепления в запорном кольцевом элементе, причем каждый удлиненный запорный кольцевой работающий на сжатие элемент проходит через соответственное отверстие, сформированное коаксиально с продольной осью в запорном кольцевом элементе с целью передачи усилия первому работающему на сжатие кольцу, которое передает усилие на участок обода диафрагмы и прокладку диафрагмы, сжатую у диафрагмы, чтобы расположить диафрагму в промежутке между прокладкой диафрагмы и первым работающим на сжатие кольцевым элементом посредством регулирования внешних удлиненных запорных кольцевых работающих на сжатие элементов, когда запорный кольцевой элемент крепится с возможностью открепления к внутренней камере узла трубного теплообменника;v) a plurality of adjustable outer elongate closure annular compression members releasably secured in the closure annular element, each elongated closure annular compression member extending through a respective hole formed coaxially with the longitudinal axis in the closure annular member to transmit force to the first a compression ring that transmits force to the diaphragm rim portion and the diaphragm gasket compressed at the diaphragm to position the diaphragm between the diaphragm gasket and the first compression annular member by adjusting the outer elongate locking annular compression members when the locking ring member attached with the possibility of detachment to the inner chamber of the tube heat exchanger assembly;
vi) множество внутренних регулируемых удлиненных крышечных работающих на сжатие элементов, закрепляемых с возможностью открепления в крышечном элементе, причем каждый внутренний удлиненный крышечный работающий на сжатие элемент проходит через соответственное отверстие, сформированное коаксиально с продольной осью в крышечном элементе с целью передачи усилия второму работающему на сжатие кольцу, которое передает усилие к участку диафрагмы, заставляя участок диафрагмы отклоняться дистально от крышечного элемента к внутренней камере теплообменного узла, когда укупорочный узел крепится с возможностью открепления к открытому концу внутренней камеры теплообменного узла;vi) a plurality of internal adjustable elongated compression lid elements releasably secured in the lid element, each internal elongated compression lid element passing through a respective hole formed coaxially with the longitudinal axis in the lid element to transmit force to the second compression element a ring that transmits force to the diaphragm portion causing the diaphragm portion to deflect distally from the cap member toward the inner chamber of the heat exchange assembly when the closure assembly is releasably attached to the open end of the inner chamber of the heat exchange assembly;
vii) при этом конфигурация первого и второго работающих на сжатие колец, работающих на сжатие стержней и работающих на сжатие болтов обеспечивает сохранение упругости вплоть до достижения или превышения суммарной осевой нагрузки, являющейся результатом предварительной нагрузки, тепловой нагрузки и нагрузки, обуславливаемой давлением, когда укупорочный узел крепится с возможностью открепления к открытому концу внутренней камеры теплообменного узла;vii) wherein the configuration of the first and second compression rings, compression rods, and compression bolts maintains resiliency up to or exceeding the combined axial load resulting from preload, thermal load, and pressure load when the closure attached with the possibility of detachment to the open end of the inner chamber of the heat exchange unit;
viii) при этом участок внешней поверхности запорного элемента снабжен проходящим вверх гребнем, сформированным, по существу, перпендикулярно продольной оси запорного кольцевого элемента, конфигурация которого обеспечивает прием со скольжением в соответствующем пазу, сформированном на участке внутренней поверхности теплообменного узла перпендикулярно продольной оси теплообменника для облегчения вставления запорного кольцевого элемента на участке внутренней поверхности теплообменного узла.viii) wherein the portion of the outer surface of the closure element is provided with an upwardly extending ridge formed substantially perpendicular to the longitudinal axis of the closure annular element, which is configured to slide into a corresponding groove formed in the portion of the inner surface of the heat exchange assembly perpendicular to the longitudinal axis of the heat exchanger to facilitate insertion locking annular element in the area of the inner surface of the heat exchange unit.
В еще одном аспекте предложен способ эксплуатации теплообменного узла, имеющего трубчатый корпус теплообменника, конфигурация которого позволяет выдержать дифференциальное тепловое расширение внутренних компонентов во внутренней камере корпуса теплообменника во время последовательностей нагревания и охлаждения, заключающийся в том, что воспринимают предварительную нагрузку элементом, подвергающимся упругому кручению, в пределах внутренней камеры корпуса теплообменника, чтобы элемент, подвергающийся упругому кручению, воспринял крутильную нагрузку и упруго деформировался, выдерживая предварительную нагрузку. Воспринимают тепловую нагрузку посредством теплообменного узла, чтобы тепловое расширение внутренних компонентов во внутренней камере корпуса теплообменника произошло таким образом, что крутильная нагрузка, воспринимаемая элементом, подвергающимся упругому кручению, увеличивалась, а потом он упруго деформировался,In yet another aspect, a method is provided for operating a heat exchange assembly having a tubular heat exchanger body configured to withstand differential thermal expansion of internal components in an internal chamber of the heat exchanger body during heating and cooling sequences, comprising receiving a preload by an element undergoing elastic torsion, within the inner chamber of the heat exchanger housing, so that the element subjected to elastic torsion takes up the torsional load and elastically deforms to withstand the preload. Perceive the heat load through the heat exchange unit so that the thermal expansion of the internal components in the inner chamber of the heat exchanger body occurs in such a way that the torsional load received by the element subjected to elastic torsion increases, and then it is elastically deformed,
- 8 039804 выдерживая тепловую нагрузку. Кроме того, способ эксплуатации теплообменника может дополнительно предусматривать одну или несколько следующих особенностей:- 8 039804 withstanding the thermal load. In addition, the method of operating the heat exchanger may further include one or more of the following:
i) воспринимают обуславливаемую давлением нагрузку в пределах внутренней камеры корпуса теплообменника, что приводит к снижению крутильной нагрузки, воспринимаемой элементом, подвергающимся упругому кручению, за счет упругого отклонения укупорочного узла, подсоединенного с возможностью отсоединения к корпусу теплообменника, и осуществляют релаксацию элемента, подвергающегося упругому кручению, чтобы он смог выдержать обуславливаемую давлением нагрузку;i) sensing a pressure load within the internal chamber of the heat exchanger housing, resulting in a reduction in the torsional load taken by the elastically torsion element by elastically deflecting a closure releasably connected to the heat exchanger housing, and relaxing the elastically torsion element so that it can withstand the load caused by pressure;
ii) при этом дифференциальное тепловое расширение внутренних компонентов заключается в том, что создают возможность выдержать дифференциальное тепловое расширение, по меньшей мере, несущего кольца, элемента, подвергающегося упругому кручению, втулочного элемента и трубной решетки, не вызывая пластическую деформацию, по меньшей мере, несущего кольца, элемента, подвергающегося упругому кручению, и втулочного элемента;ii) while the differential thermal expansion of the internal components is that it is possible to withstand the differential thermal expansion of at least the bearing ring, the element subjected to elastic torsion, the bushing element and the tube sheet, without causing plastic deformation of at least the bearing a ring, an element subjected to elastic torsion, and a sleeve element;
iii) при этом удлиненные работающие на сжатие элементы используются для приложения предварительной нагрузки к элементу, подвергающемуся упругому кручению, чтобы работающие на сжатие элементы сообщали предварительную нагрузку по первому пути осевой нагрузки в первую область контакта элемента, подвергающегося упругому кручению, которая передает предварительную нагрузку по пути крутильной нагрузки через элемент, подвергающийся упругому кручению, во вторую область контакта элемента, подвергающегося упругому кручению, которая передает предварительную нагрузку по второму пути осевой нагрузки прокладке трубной решетки;iii) wherein the elongated compression members are used to apply a preload to the elastic torsion member so that the compression members impart the preload along the first axial load path to the first contact area of the elastic torsion member which transfers the preload along the path torsional loading through the elastic torsion element into a second contact area of the elastic torsion element which transfers the preload along the second axial load path to the tube sheet;
iv) при этом конфигурация элемента, подвергающегося упругому кручению, обеспечивает опору в первой области контакта, где элемент, подвергающийся упругому кручению, контактирует со втулочным элементом, и во второй области контакта, где элемент, подвергающийся упругому кручению, контактирует с несущим кольцом;iv) wherein the torsion element configuration provides support in a first contact region where the torsion element contacts the sleeve element and in a second contact region where the torsion element contacts the carrier ring;
v) вставляют прокладку трубной решетки в открытый конец цилиндрического канала аксиально вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с конфигурацией буртика канала, сформированной в удлиненном корпусе теплообменника, вставляют трубную решетку в открытый конец цилиндрического канала аксиально вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с прокладкой трубной решетки для ограничения межтрубного пространства и внутриканального пространства в пределах внутренней камеры удлиненного корпуса теплообменника, где конфигурация внутренней камеры обеспечивает прием с возможностью извлечения пучка труб, расположенного в пределах межтрубного пространства внутренней камеры, вставляют кольцевой втулочный элемент в открытый конец цилиндрического канала аксиально вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с трубной решеткой, вставляют элемент, подвергающийся упругому кручению, в открытый конец цилиндрического канала вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом со втулочным элементом, вставляют несущее кольцо в открытый конец цилиндрического канала вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с элементом, подвергающимся упругому кручению, и вставляют диафрагму в открытый конец цилиндрического канала вдоль продольной оси удлиненного корпуса теплообменника с целью расположения рядом с несущим кольцом; и vi) скрепляют укупорочный узел с участком открытого конца внутренней камеры, причем укупорочный узел включает в себя отклоняемую диафрагму и несущее кольцо и дополнительно включает в себя механизм для сообщения предварительной нагрузки элементу, подвергающимся упругому кручению.v) inserting a tubesheet spacer into the open end of the cylindrical duct axially along the longitudinal axis of the elongated heat exchanger housing to position adjacent to the channel shoulder configuration formed in the elongated heat exchanger housing, inserting the tubesheet into the open end of the cylindrical duct axially along the longitudinal axis of the elongated heat exchanger housing to location next to the tube grate to limit the annular space and intra-channel space within the inner chamber of the elongated heat exchanger body, where the configuration of the inner chamber provides for the reception with the possibility of extracting the tube bundle located within the annulus of the inner chamber, insert the annular sleeve element into the open end of the cylindrical channel axially along the longitudinal axis of the elongated body of the heat exchanger in order to be located next to the tube sheet, an element subjected to elastic torsion is inserted into the open the end of the cylindrical channel along the longitudinal axis of the elongated heat exchanger body to be located next to the sleeve element, insert the carrier ring into the open end of the cylindrical channel along the longitudinal axis of the elongated heat exchanger body to be located next to the element subjected to elastic torsion, and insert the diaphragm into the open end of the cylindrical channel along the longitudinal axis of the elongated body of the heat exchanger in order to be located next to the carrier ring; and vi) attaching the closure assembly to the open end portion of the inner chamber, the closure assembly including a deflectable diaphragm and a carrier ring and further including a mechanism for imparting a preload to the element undergoing elastic torsion.
Легче понять эти и другие уникальные признаки раскрываемого здесь укупорочного узла можно будет из нижеследующего описания и прилагаемых чертежей.It will be easier to understand these and other unique features of the closure disclosed here from the following description and the accompanying drawings.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Таким образом, обычные специалисты в области техники, к которой относятся предлагаемые системы и способы, смогут легко понять, как надо создавать и применять их, с помощью иллюстрируемых различных неограничительных возможных аспектов изобретения в соответствии с определенными иллюстрируемыми вариантами осуществления, обратившись к чертежам, на которых на фиг. 1A изображен вид в частичном разрезе известного трубчатого теплообменника и укупорочного узла, описанных в патенте США № 4750554;Thus, those of ordinary skill in the art to which the proposed systems and methods belong will be able to easily understand how to make and use them, with the help of illustrated various non-limiting possible aspects of the invention in accordance with certain illustrated embodiments, by referring to the drawings, in which in fig. 1A is a partial sectional view of the conventional tubular heat exchanger and closure assembly described in US Pat. No. 4,750,554;
на фиг. 1B изображен вид в частичном разрезе трубчатого теплообменника и укупорочного узла, которые построены в соответствии с иллюстрируемым вариантом осуществления;in fig. 1B is a partial sectional view of a tubular heat exchanger and a closure assembly constructed in accordance with the illustrated embodiment;
на фиг. 2 изображен вид в частичном разрезе с выносками согласно фиг. 1B, демонстрирующий элемент, подвергающийся упругому кручению, в соответствии с иллюстрируемым вариантом осуществления;in fig. 2 is a partial sectional view with callouts of FIG. 1B showing an elastic torsion member according to the illustrated embodiment;
на фиг. 3 изображен вид в частичном разрезе с выносками уплотнения сжатой диафрагмы в соответствии с иллюстрируемым вариантом осуществления;in fig. 3 is a partial sectional view with callouts of a compressed diaphragm seal according to the illustrated embodiment;
на фиг. 4 изображен частичный вид в перспективе запорного кольцевого элемента согласно фиг. 1В в соответствии с иллюстрируемым вариантом осуществления;in fig. 4 is a partial perspective view of the closure ring element of FIG. 1B in accordance with the illustrated embodiment;
на фиг. 5 изображен частичный вид в перспективе внутреннего диаметра участка открытого концаin fig. 5 is a partial perspective view of the inside diameter of the open end portion.
- 9 039804 канала теплообменника согласно фиг. 1B;- 9 039804 of the heat exchanger channel according to FIG. 1B;
на фиг. 6 изображен частичный вид в перспективе запорного элемента согласно фиг. 4, линейно вставленного в участок открытого конца канала теплообменника согласно фиг. 5 в соответствии с иллюстрируемым вариантом осуществления;in fig. 6 is a partial perspective view of the closure element of FIG. 4 inserted linearly into the open end portion of the heat exchanger channel according to FIG. 5 in accordance with the illustrated embodiment;
на фиг. 7 изображен вид в частичном разрезе трубчатого теплообменника и укупорочного узла, имеющих несколько элементов, подвергающихся упругому кручению, в соответствии с еще одним иллюстрируемым вариантом осуществления; и на фиг. 8 изображен вид в частичном разрезе узла укупорочной пробки теплообменника в стиле B в соответствии с еще одним иллюстрируемым вариантом осуществления.in fig. 7 is a partial sectional view of a tubular heat exchanger and a closure assembly having multiple elastic torsion members, in accordance with yet another illustrated embodiment; and in FIG. 8 is a partial sectional view of a style B heat exchanger closure assembly in accordance with yet another illustrated embodiment.
Подробное описание некоторых вариантов осуществленияDetailed description of some embodiments
Теперь приводится более полное описание данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, где показаны определенные иллюстрируемые варианты осуществления данного изобретения. Данное изобретение ни в коем случае не ограничивается иллюстрируемыми вариантами осуществления, поскольку иллюстрируемые варианты осуществления, описываемые ниже, являются лишь возможными для изобретения, которое можно было бы воплотить в различных формах, как поймет специалист в данной области техники. Поэтому следует понимать, что любые подробности конструкции и функционирования, раскрываемые здесь, следует интерпретировать не как ограничительные, а просто как базис для формулы изобретения и как представительные для обучения специалиста в данной области техники различным возможностям применения данного изобретения. Помимо этого, термины и фразы, употребляемые здесь, следует интерпретировать не как ограничительные, а скорее как обеспечивающие понятное описание изобретения.Now a more complete description of the present invention is given with reference to the accompanying drawings, which show certain illustrated embodiments of the present invention. The present invention is by no means limited to the illustrated embodiments, as the illustrated embodiments described below are only possible for an invention that could be embodied in various forms, as one skilled in the art would appreciate. Therefore, it should be understood that any details of construction and operation disclosed herein should not be interpreted as limiting, but simply as a basis for the claims and as representative for teaching one skilled in the art the various uses of the invention. In addition, the terms and phrases used herein should not be interpreted as limiting, but rather as providing a clear description of the invention.
Если не указано иное, то все научно-технические термины, употребляемые здесь, имеют такой же смысл, в каком их, как правило, понимает обычный специалист в области техники, к которой относится это изобретение. Хотя при осуществлении на практике или испытаниях данного изобретения применимы также любые способы и материалы, аналогичные или эквивалентные тем, которые здесь описываются, теперь будут описаны возможные способы и материалы. Все патентные публикации, упоминаемые здесь, включены сюда посредство ссылки, чтобы раскрыть и описать способы и/или материалы в связи с цитируемыми публикациями.Unless otherwise indicated, all scientific and technical terms used herein have the same meaning in which they are usually understood by a person of ordinary skill in the field of technology to which this invention pertains. While any methods and materials similar or equivalent to those described herein are also applicable in the practice or testing of this invention, possible methods and materials will now be described. All patent publications cited herein are incorporated herein by reference to disclose and describe methods and/or materials in connection with the cited publications.
Следует отметить, что когда их употребляют здесь и в прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа распространяются и на указания множественного числа, если контекст явно не диктует иное. Таким образом, например, указание некоторого стимулирующего воздействия распространяется и на множество таких стимулирующих воздействий, указание определенного сигнала распространяется на один или несколько сигналов и их эквивалентов, известных специалистам в данной области техники, и т.д.It should be noted that when they are used here and in the appended claims, the singular forms extend to plural indications, unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, an indication of some stimulus extends to a plurality of such stimuli, an indication of a specific signal extends to one or more signals and their equivalents known to those skilled in the art, and so on.
Хорошо известные компоненты, материалы или способы не обязательно описываются подробно во избежание затруднения понимания данного изобретения. Любые конкретные подробности конструкции и функционирования, раскрываемые здесь, следует интерпретировать не как ограничительные, а просто как представительный базис для обучения специалиста в данной области техники различным возможностям применения изобретения. Помимо этого, термины и фразы, употребляемые здесь, следует интерпретировать не как ограничительные, а скорее как обеспечивающие возможность по-разному использовать изобретение.Well-known components, materials or methods are not necessarily described in detail in order to avoid obscuring the present invention. Any specific details of construction and operation disclosed herein should not be interpreted as limiting, but simply as a representative basis for teaching a person skilled in the art the various applications of the invention. In addition, the terms and phrases used herein should not be interpreted as limiting, but rather as enabling the invention to be used in various ways.
Теперь данное изобретения будет описано полнее, но продемонстрированы будут не обязательно все варианты осуществления. В дополнение к этому отметим, что можно внести многие модификации, чтобы адаптировать некоторую конкретную ситуацию или некоторый конкретный материал к принципам изобретения в рамках объема его существенных притязаний.The present invention will now be described more fully, but not necessarily all embodiments will be demonstrated. In addition, we note that many modifications can be made to adapt some particular situation or some particular material to the principles of the invention within the scope of its essential claims.
Следует по достоинству оценить тот факт, что данное изобретение устраняет многие из проблем, связанных с известными укупорочными узлами теплообменников. Например, обращаясь к фиг. 1A, отмечаем, что здесь изображен известный укупорочный узел для кожухотрубного теплообменника, который описан в патенте США № 4750554. Иллюстрируется секция кожухотрубного теплообменника с кожухом и каналом, в котором заключен пучок труб. Канал имеет окна, обеспечивающие доступ для текучей среды, чтобы та могла входить в трубы пучка и выходить из них. Торцевой укупорочный узел, или пробка, состоит из запорного кольца 9 и крышки 19, которая включает в себя диафрагму 8 и прокладку 10 диафрагмы. Узел укупорочной пробки является съемным, давая возможность вставлять и извлекать съемный пучок труб, сохраняя при этом способность поддерживать герметичность и поглощать результирующие нагрузки под высоким давлением. Открытый канал теплообменника закрыт на своем конце узлом укупорочной пробки (т.е. крышкой 19 и запорным кольцом 9). В запорном кольцевом элементе 9 заключен механизм для герметизации канала теплообменника у диафрагмы 8 за счет сжатия прокладки 10 с помощью болтов 11 и работающего на сжатие кольца 20.It is to be appreciated that the present invention eliminates many of the problems associated with prior art heat exchanger closures. For example, referring to FIG. 1A, it is noted that a known closure for a shell-and-tube heat exchanger is shown here, as described in US Pat. The channel has openings to allow access for fluid to enter and exit the bundle tubes. The end closure, or stopper, consists of a locking ring 9 and a cap 19 which includes a diaphragm 8 and a diaphragm gasket 10. The cap assembly is removable, allowing the insertion and removal of a removable tube bundle while maintaining the ability to maintain a tight seal and absorb the resulting high pressure loads. The open channel of the heat exchanger is closed at its end with a stopper assembly (ie cap 19 and locking ring 9). The locking ring element 9 contains a mechanism for sealing the heat exchanger channel at the diaphragm 8 by compressing the gasket 10 with the help of bolts 11 and the compression ring 20.
Текучая среда межтрубного пространства отделена от внутриканальной текучей среды, попадающей в трубы (не показаны), трубной решеткой 1 и прокладкой 6 трубной решетки. В типичных случаях теплообменнику нужен перегородочный узел, чтобы вместить проточную компоновку с двумя трубными ходами. Перегородочный узел перегородки может включать в себя втулочный элемент 2, перегородоч- 10 039804 ную плиту 3, перегородочную крышку 4 и/или кольцо 17 для направления текучей среды из впускного сопла канала по двум или более трубным ходам к выпускному окну. Специалисты в данной области техники поймут, что перегородку можно накладывать либо на впуск, либо на выпуск.The annulus fluid is separated from the intrachannel fluid entering the pipes (not shown) by the tube sheet 1 and the tube sheet gasket 6. Typically, the heat exchanger needs a baffle assembly to accommodate a two-pass through-flow arrangement. The baffle assembly may include a sleeve element 2, a baffle plate 3, a baffle cover 4 and/or a ring 17 for directing fluid from the inlet nozzle of the channel through two or more pipe passages to the outlet port. Those skilled in the art will appreciate that the baffle may be applied to either the inlet or the outlet.
Продолжая ссылаться на известный теплообменник согласно фиг. 1A, отмечаем, что запорный кольцевой элемент 9 крепится к каналу кожуха теплообменника с помощью резьб, при этом запорное кольцо 9 снабжено нитками охватываемой резьбы, а канал снабжен нитками соответствующей охватывающей резьбы. Следует понимать, что подходящие резьбы представляют собой несущие нагрузку поверхности, чтобы при сборке теплообменника резьбы поглощали предварительную нагрузку болтов. Кроме того, во время работы теплообменника к узлу 19 крышки пробки прикладывается гидростатическая нагрузка, которая, в свою очередь, передается непосредственно на вышеупомянутые резьбы.Continuing to refer to the known heat exchanger according to FIG. 1A, it is noted that the closure ring 9 is attached to the duct of the heat exchanger casing by means of threads, the closure ring 9 being provided with male threads and the duct provided with corresponding female threads. It should be understood that suitable threads are load-bearing surfaces so that when the heat exchanger is assembled, the threads absorb the preload of the bolts. In addition, during operation of the heat exchanger, a hydrostatic load is applied to the plug cap assembly 19, which in turn is transferred directly to the aforementioned threads.
Обращаясь теперь к фиг. 1B, отмечаем, что здесь иллюстрируется вид в частичном разрезе трубчатого теплообменника и укупорочного узла, которые построены в соответствии с иллюстрируемым вариантом осуществления данного изобретения и обозначены как единое целое позицией 100. Аналогично известному теплообменнику согласно фиг. 1A, теплообменник 100 представляет собой кожухотрубный теплообменник, который включает в себя корпус 70, причем корпус 70 имеет кожуховый элемент 15, выполненный как единое целое с или соединенный с канальным элементом 7, при этом конфигурация корпуса 70 обеспечивает прием пучка труб (не показаны). Канальный элемент 7 теплообменника предпочтительно имеет по меньшей мере два окна, обеспечивающие доступ для потока текучей среды, чтобы тот мог входить в трубы вставляемого пучка и выходить из них. Торцевой укупорочный узел или укупорочная пробка предпочтительно состоит из кольцевого элемента 9 запорного кольца, работающих на сжатие колец 21 и 22 и кольцевого крышечного элемента 19. Также присутствуют диафрагма 8 и прокладка 10 диафрагмы. Укупорочная пробка является съемной, давая возможность вставлять и извлекать съемный пучок труб, сохраняя при этом способность поддерживать герметичность и поглощать результирующие нагрузки под высоким давлением во время работы теплообменника 100. Участок открытого конца канального элемента 7 закрыт (герметизирован) укупорочной пробкой (например, крышкой 19 и запорным кольцом 9). В запорном кольцевом элементе 9 предпочтительно заключены средства для герметизации канала 7 теплообменника у диафрагмы 8 за счет сжатия прокладки 10 с помощью болтов 12, толкателей 14 и работающего на сжатие кольца 21. Как показано на фиг. 1B, крышечный элемент 19 крепится с возможностью открепления к запорному кольцевому элементу 9, чтобы запорный кольцевой элемент 9 имел внутреннюю диаметральную поверхность, предпочтительно сформированную с зенковочной конфигурацией, которая обеспечивает прием взаимодействующей зенковочной конфигурации, предусмотренной на внешней диаметральной поверхности крышечного элемента 9. В соответствии с иллюстрируемыми вариантами осуществления наименьший внутренний диаметр крышечного элемента 19 предпочтительно меньше, чем наибольший внешний диаметр запорного кольцевого элемента 9 для образования зенковочной конфигурации между ними.Turning now to FIG. 1B, note that there is illustrated a partial sectional view of a tubular heat exchanger and a closure assembly constructed in accordance with the illustrated embodiment of the present invention and designated as a unit at 100. Similar to the known heat exchanger of FIG. 1A, heat exchanger 100 is a shell and tube heat exchanger that includes a shell 70, wherein shell 70 has a shell member 15 integral with or connected to channel member 7, shell 70 being configured to receive a bundle of tubes (not shown). The heat exchanger channel element 7 preferably has at least two openings allowing fluid flow to enter and exit the tubes of the insertion bundle. The end closure or closure preferably consists of an annular locking ring element 9, compression rings 21 and 22 and an annular cap element 19. A diaphragm 8 and a diaphragm gasket 10 are also present. The closure plug is removable, allowing the insertion and removal of the removable tube bundle, while retaining the ability to maintain a seal and absorb the resulting high pressure loads during operation of the heat exchanger 100. and locking ring 9). The locking annular element 9 preferably contains means for sealing the heat exchanger channel 7 at the diaphragm 8 by compressing the gasket 10 by means of the bolts 12, the pushers 14 and the compression ring 21. As shown in FIG. 1B, the lid member 19 is releasably attached to the closure ring member 9 so that the closure ring member 9 has an inner diametral surface, preferably formed with a countersinking configuration, which allows the cooperating countersinking configuration provided on the outer diametral surface of the lid member 9 to be received. In the illustrated embodiments, the smallest inner diameter of the lid member 19 is preferably smaller than the largest outer diameter of the closure ring member 9 to form a countersink configuration therebetween.
Продолжая обращаться к фиг. 1B, отмечаем, что поток текучей среды межтрубного пространства отделен от потока внутриканальной текучей среды, попадающей в трубы (не показаны), трубной решеткой 1 и прокладкой 6 трубной решетки. Теплообменнику 100 в типичных случаях нужен перегородочный узел, чтобы вместить проточную компоновку с двумя трубными ходами. Вместе с тем, специалисты в данной области техники поймут, что инновационные аспекты данного изобретения можно было бы использовать с одноходовыми теплообменниками или теплообменниками с более чем 2-мя ходами. Перегородочный узел перегородки в этом варианте осуществления включает в себя втулочный элемент 2, перегородочную плиту 3 и перегородочную крышку 4 для направления текучей среды из впускного сопла канала по двум или более трубным ходам к выпускному окну. Понятно, что перегородку можно накладывать либо на впуск, либо на выпуск.Continuing with reference to FIG. 1B, the annulus fluid flow is separated from the intraduct fluid flow entering the pipes (not shown) by the tube sheet 1 and the tube sheet gasket 6. Heat exchanger 100 typically needs a baffle assembly to accommodate a two-pass through-flow assembly. However, those skilled in the art will appreciate that the innovative aspects of the present invention could be used with single pass heat exchangers or heat exchangers with more than 2 passes. The baffle assembly in this embodiment includes a sleeve member 2, a baffle plate 3, and a baffle cover 4 for directing fluid from a channel inlet nozzle through two or more conduit passages to an outlet port. It is clear that the baffle can be applied to either the inlet or the outlet.
Запорный кольцевой элемент 9 узла укупорочной пробки крепится к участку открытого конца канала 7 кожуха теплообменника 100, предпочтительно с помощью байонетного запорного узла, предпочтительно состоящего из сформированных секций 23A и 23B ступиц. Обращаясь к фиг. 4-6 (и продолжая обращаться к фиг. 1B), отмечаем, что запорный кольцевой элемент 9 предпочтительно сформирован с секциями 23A ступиц, сформированными на участке окружной внешней поверхности кольцевого элемента 9, причем каждая секция 23A ступицы отделена от других полуцилиндрическими секциями 24A без ступиц. Аналогично участок открытого конца канала 7 теплообменника 100 предпочтительно сформирован с секциями 23B ступиц, сформированными на концевом участке внутренней окружной поверхности канала 7 теплообменника, отделенными от других полуцилиндрическими секциями 24B без ступиц. Множество принадлежащих запорному кольцу 9 разнесенных секций 23A ступиц запорного кольца обеспечивает правильное смыкание с соответствующими секциями 23B ступиц канала, сформированными на участке цилиндрической внутренней поверхности канала 7 теплообменника 100.The closure ring 9 of the closure assembly is attached to the open end portion of the channel 7 of the shell of the heat exchanger 100, preferably by means of a bayonet closure assembly, preferably formed by hub sections 23A and 23B. Referring to FIG. 4-6 (and continuing to refer to FIG. 1B), it is noted that the locking annular element 9 is preferably formed with hub sections 23A formed on a portion of the circumferential outer surface of the annular element 9, with each hub section 23A separated from the others by semi-cylindrical sections 24A without hubs. . Similarly, the open end portion of the channel 7 of the heat exchanger 100 is preferably formed with hub sections 23B formed at the end portion of the inner circumferential surface of the channel 7 of the heat exchanger, separated from others by semi-cylindrical sections 24B without hubs. The plurality of spaced closure ring hub sections 23A belonging to the locking ring 9 ensure proper closure with the corresponding channel hub sections 23B formed on the portion of the cylindrical inner surface of the channel 7 of the heat exchanger 100.
В соответствии с иллюстрируемыми вариантами осуществления во время сборки укупорочного пробочного элемента (например, кольцевого элемента 9 и крышечного элемента 19) в пределах концевого участка канала 7 теплообменника 100 запорный кольцевой элемент 9 вставляют в открытый конец цилиндрического канала 7 коаксиально вдоль продольной оси внутренней камеры теплообменника 100, чтобы несущие нагрузку поверхности каждого из кольцевого элемента 9 и внутреннего диаметра откры- 11 039804 того конца цилиндрического канала 7 теплообменника 100 не передавали нагрузку между кольцевым элементом 9 узла укупорочной пробки и теплообменником 100 в отличие от вышеупомянутых известных сооружений и способов. Только после поворота запорного кольцевого элемента 9 для введения в запирающее зацепление с удлиненным теплообменником 100 происходит передача нагрузки от теплообменника 100 к укупорочному пробочному элементу. Это достигается за счет поворота кольцевого элемента 9 узла укупорочной пробки вокруг продольной оси внутренней камеры удлиненного теплообменника 100, чтобы вызвать скрепление с возможностью открепления секций 23A ступиц кольцевого элемента 9 со взаимодействующими секциями 23B ступиц, предусмотренными на внутреннем диаметре открытого конца цилиндрического канала 7 теплообменника 100, облегчающее передачу нагрузки от канала 7 теплообменника 100 к кольцевому элементу 9 узла укупорочной пробки. Следует по достоинству оценить тот факт, что кольцевой элемент 9 поворачивают менее чем на 360°, чтобы вызвать скрепление с возможностью открепления (правильное смыкание) секций 23A ступиц кольцевого элемента с соответствующими секциями 23B ступиц, сформированными на участке внутреннего диаметра открытого конца цилиндрического канала 7 теплообменника 100. В одном варианте осуществления кольцевой элемент 9 поворачивают приблизительно на 22,5°, где каждая секция 23A и 23B ступиц простирается приблизительно на 22,5° вдоль участка окружной поверхности кольцевого элемента 9 и открытого конца цилиндрического канала 7 теплообменника 100, на которых они соответственно сформированы.In accordance with the illustrated embodiments, during the assembly of the closure plug (for example, the ring element 9 and the cap element 19) within the end section of the channel 7 of the heat exchanger 100, the locking annular element 9 is inserted into the open end of the cylindrical channel 7 coaxially along the longitudinal axis of the inner chamber of the heat exchanger 100 so that the load-bearing surfaces of each of the annular member 9 and the inner diameter of the open end of the cylindrical channel 7 of the heat exchanger 100 do not transfer the load between the annular member 9 of the closure assembly and the heat exchanger 100, in contrast to the aforementioned known structures and methods. Only after the closure ring 9 is rotated to engage in locking engagement with the elongated heat exchanger 100 is the load transferred from the heat exchanger 100 to the closure plug. This is achieved by pivoting the annular element 9 of the closure assembly about the longitudinal axis of the inner chamber of the elongate heat exchanger 100 to cause detachable bonding of the hub sections 23A of the annular element 9 to the cooperating hub sections 23B provided at the inner diameter of the open end of the cylindrical channel 7 of the heat exchanger 100, facilitating the transfer of load from the channel 7 of the heat exchanger 100 to the annular element 9 of the closure assembly. It should be appreciated that the annular member 9 is rotated less than 360° to cause detachable engagement (correct closure) of the annular member hub sections 23A with the respective hub sections 23B formed at the inner diameter portion of the open end of the cylindrical heat exchanger channel 7 100. In one embodiment, the annular element 9 is rotated approximately 22.5°, where each hub section 23A and 23B extends approximately 22.5° along the circumferential surface portion of the annular element 9 and the open end of the cylindrical channel 7 of the heat exchanger 100 on which they formed accordingly.
Также следует принять во внимание, что в других вариантах осуществления запорный кольцевой элемент 9 и крышечный элемент 19 могут быть встроены в особый унитарный компонент. Кроме того, в еще одних вариантах осуществления запорный кольцевой элемент 9 может быть разделен на два или более компонентов. В дополнительных вариантах осуществления секции 23A и 23B ступиц могут иметь разную друг относительно друга форму или конструкцию на одном участке запорного кольцевого элемента 9.It should also be appreciated that in other embodiments, the closure ring element 9 and the cap element 19 may be incorporated in a specific unitary component. In addition, in still other embodiments, the implementation of the locking annular element 9 can be divided into two or more components. In additional embodiments, the hub sections 23A and 23B may have a different shape or design relative to each other in one area of the locking annular element 9.
В соответствии с иллюстрируемыми вариантами осуществления, конфигурация вышеупомянутых ступиц может обеспечивать наличие восьми секций, чтобы было восемь секций (23A и 23B) со ступицами и восемь областей (24A и 24B) без ступиц, соответственно предусмотренных на кольцевом элементе 9 и внутреннем диаметре открытого конца цилиндрического канала 7 теплообменника 100. Вместе с тем специалисты в данной области техники легко поймут, что количество областей ступиц можно изменять, не выходя за рамки инновационных аспектов данного изобретения. Например, может быть 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 областей со ступицами, сочетающихся с 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 областями без ступиц.According to the illustrated embodiments, the configuration of the aforementioned hubs can provide eight sections, so that there are eight sections (23A and 23B) with hubs and eight areas (24A and 24B) without hubs, respectively provided on the annular member 9 and the inner diameter of the open end of the cylindrical channel 7 of heat exchanger 100. However, those skilled in the art will readily appreciate that the number of hub regions can be varied without departing from the innovative aspects of the present invention. For example, there may be 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12 hub areas matching 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 , 10, 11 or 12 areas without hubs.
Во время сборки укупорочной пробки с открытым каналом 7 теплообменника - и в отличие от вышеописанных известных технических решений - несущие нагрузку поверхности ступиц 23A и 23B не повреждаются во время вставления узла укупорочной пробки в канал 7 теплообменника. Эта компоновка также гарантирует надлежащее выравнивание диафрагмы 8 относительно теплообменного канала 7. Кроме того, следует понимать, что вышеупомянутые секции 23A и 23B ступиц могут быть сформированы (например, посредством механической обработки) с таким шагом резьбы, чтобы узел укупорочной пробки продвигался по мере его поворота аксиально внутрь в канал 7 теплообменника 100.During assembly of the cap with open heat exchanger channel 7 - and in contrast to the prior art described above - the load-bearing surfaces of the hubs 23A and 23B are not damaged during insertion of the cap assembly into the heat exchanger channel 7. This arrangement also ensures that the diaphragm 8 is properly aligned with the heat exchange channel 7. In addition, it should be understood that the aforementioned hub sections 23A and 23B can be formed (for example, by machining) with a thread pitch such that the cork assembly advances as it is rotated. axially inward into channel 7 of heat exchanger 100.
Продолжая обращаться к фиг. 4-6 и в соответствии с определенными вариантами осуществления, отмечаем, что рядом с ступицами 23B канала или ступицами 23A запорного кольца, либо и теми и другими, сформирован проходящий вверх направляющий элемент 25, чтобы предотвратить контакт ступиц 23A, 23B с любыми из поверхностей металла во время вставления. Следует понимать, что обеспечение направляющих 25 на запорном кольцевом элементе 9 может оказаться предпочтительным, поскольку изготовление можно упростить, обеспечивая возможность независимого поворота запорного кольца 9 и невозможность независимого поворота канала 7 теплообменника 100 во время изготовления.Continuing with reference to FIG. 4-6 and in accordance with certain embodiments, it is noted that adjacent to the channel hubs 23B or locking ring hubs 23A, or both, an upwardly extending guide member 25 is formed to prevent the hubs 23A, 23B from contacting any of the metal surfaces. during insertion. It should be understood that it may be advantageous to provide guides 25 on the closure ring 9, since manufacturing can be simplified by allowing the closure ring 9 to rotate independently and the channel 7 of the heat exchanger 100 not to rotate independently during manufacture.
В соответствии с дополнительными иллюстрируемыми вариантами осуществления на запорном кольцевом элементе 9 можно предусмотреть кольцевой проходящий вверх упор 26 (фланец), который соответствует местоположению упоминаемой здесь диафрагмы 8. Упор 26 предпочтительно простирается вокруг внешней окружной поверхности запорного кольцевого элемента 9, гарантируя, что щелевидная полость без ступиц, которая образуется, когда запорное кольцо 9 поворачивают на месте, закрывается и в нее не сможет попасть инородный материал. Отметим, что это облегчает правильное расположение крышечного элемента 19 и диафрагмы 8 без необходимости оценки на основе измерений снаружи. Это является отличием от известных конструкций винтовых пробок, в которых местоположение запорного кольцевого элемента определялось количеством оборотов и шагом резьбы, в которые возможно внесение изменения. Конфигурацию упора 26, показанного на фиг. 6, следует понимать как иллюстративную конфигурацию, поскольку можно предусмотреть и другие конфигурации, чтобы гарантировать образование щелевидной полости без ступиц, когда запорное кольцо 9 поворачивают на месте и в нее не сможет попасть инородный материал.According to further illustrated embodiments, an annular upwardly extending anvil 26 (flange) may be provided on the closure ring 9 which corresponds to the location of the diaphragm 8 referred to herein. hub, which is formed when the locking ring 9 is turned in place, closes and foreign material cannot enter it. Note that this facilitates the correct positioning of the cap element 19 and the diaphragm 8 without the need for judgment based on measurements from the outside. This is in contrast to the known designs of screw plugs, in which the location of the locking annular element was determined by the number of turns and thread pitch, which can be changed. The configuration of stop 26 shown in FIG. 6 is to be understood as an exemplary configuration, since other configurations can be envisaged to ensure that a hub-free slot-like cavity is formed when the closure ring 9 is rotated in place and foreign material cannot enter.
Как показано на фиг. 4-6, секции 23A, 23B ступиц предпочтительно выровнены перпендикулярно продольной оси запорного кольцевого элемента 9 и канала 7 теплообменника 100. Следует по достоинству оценить тот факт, что в других вариантах осуществления секции ступиц могут быть сформированыAs shown in FIG. 4-6, the hub sections 23A, 23B are preferably aligned perpendicular to the longitudinal axis of the closure ring 9 and the channel 7 of the heat exchanger 100. It should be appreciated that in other embodiments, the hub sections can be formed
- 12 039804 (например, посредством механической обработки) под некоторым углом относительно продольной оси запорного кольцевого элемента 9 и канала 7 теплообменника 100, чтобы запорный кольцевой элемент 9 продвигался на меньшее расстояние в канал 7 при повороте запорного кольцевого элемента. Кроме того, следует по достоинству оценить тот факт, что размер и форма ступиц для секций 23A и 23B ступиц не обязательно должны быть идентичными для всего контингента секций ступиц при условии, что длина узла запорного кольцевого элемента 9 и канала 7 допускает свободное вставление запорного кольцевого элемента 9 в канал 7, а секции 23A и 23B ступиц запорного кольцевого элемента 9 и канала 7 соответствуют друг другу.- 12 039804 (for example, by machining) at some angle relative to the longitudinal axis of the locking ring element 9 and the channel 7 of the heat exchanger 100, so that the locking ring element 9 advances a smaller distance into the channel 7 when the locking ring element is rotated. In addition, the fact that the size and shape of the hubs for hub sections 23A and 23B need not be identical for the entire contingent of hub sections should be appreciated, provided that the length of the locking ring element assembly 9 and channel 7 allows free insertion of the locking ring element 9 into channel 7, and sections 23A and 23B of the hubs of the closure ring 9 and channel 7 correspond to each other.
Обращаясь теперь конкретно к фиг. 6, отмечаем, что запорный кольцевой элемент 9 узла укупорочной пробки показан вставляемым в открытый конец канала 7 теплообменника. Следует понимать, что запорный кольцевой элемент 9 вставляют в канал 7, чтобы области 24A, 24B без ступиц запорного кольца 9 и канала 7 соответственно позволяли проскальзывать областям 23A, 23B ступиц. Например, узел укупорочной пробки (запорный кольцевой элемент 9) можно загрузить в теплообменный канал 7 под углом около 22,5° от конечной запертой ориентации, чтобы области 24A, 24B без ступиц запорного кольца 9 и канала 7 соответственно позволили проскальзывать областям 23A, 23B ступиц с целью предотвратить вступление несущих нагрузку поверхностей в контакт посредством направляющих. Как только укупорочный пробочный элемент оказывается полностью вставленным в канал 7 теплообменника, его поворачивают в запертое положение. Например, узел укупорочной пробки можно повернуть на 22,5° по часовой стрелке в запертое положение. Этот поворот можно осуществлять множеством способов, например с помощью прутка, крепящегося болтами к запорному кольцевому элементу 9, чтобы обеспечить достаточную способность запорного кольцевого элемента 9 к повороту вручную, или за счет использования кабеля, подсоединенного к запорному кольцевому элементу 9, и крана, чтобы обеспечить тангенциальное усилие, направленное вверх, или за счет использования реечных зубчатых колес, установленных в канал 7 теплообменника, и соответствующей шестерни, установленной на запорный кольцевой элемент 9, с рычагом, используемым для поворота шестерни, которая, в свою очередь, прикладывает тангенциальное усилие для поворота запорного кольцевого элемента 9. Можно предусмотреть дополнительное средство безопасности, за счет которого в одном комплекте ступиц запорного кольцевого элемента 9 оказывается предусмотренным паз 27, а на участке открытого конца канала 7 теплообменника оказывается сформированным соответственный направляющий паз 28, гарантируя, что запорный кольцевой элемент 7 можно вставить лишь в одной ориентации относительно канала 7.Turning now specifically to FIG. 6, it is noted that the closure ring 9 of the closure plug assembly is shown to be inserted into the open end of the heat exchanger channel 7. It should be understood that the closure ring 9 is inserted into the channel 7 so that the hubless regions 24A, 24B of the closure ring 9 and the channel 7 respectively allow the hub regions 23A, 23B to slip. For example, the closure plug assembly (shut ring 9) can be loaded into the heat exchange channel 7 at an angle of about 22.5° from the final locked orientation so that the hubless regions 24A, 24B of the closure ring 9 and channel 7, respectively, allow the hub regions 23A, 23B to slip through. in order to prevent the load-bearing surfaces from coming into contact with the guides. As soon as the closure plug is fully inserted into the heat exchanger channel 7, it is rotated to the locked position. For example, the cap assembly can be rotated 22.5° clockwise to the locked position. This rotation can be done in a variety of ways, for example by using a bar bolted to the closure ring 9 to provide sufficient manual rotation of the closure ring 9, or by using a cable connected to the closure ring 9 and a tap to ensure tangential force directed upwards, or through the use of rack and pinion gears mounted in the heat exchanger channel 7 and a corresponding gear mounted on the locking ring element 9, with a lever used to rotate the gear, which in turn applies a tangential force to rotate locking ring element 9. An additional safety feature can be provided by which a groove 27 is provided in one set of hubs of the locking ring element 9, and a corresponding guide groove 28 is formed at the open end section of the heat exchanger channel 7, ensuring that the locking ring element 7 can only be inserted in one orientation with respect to the channel 7.
Обращаясь к фиг. 4, отмечаем, что наружные метки на запорном кольце 9 и канале 7 могут дополнительно подчеркивать правильную ориентацию запорного кольцевого элемента 9, а на открытом концевом участке канала 7 рядом с областью 24B ступиц можно предусмотреть вертикальный упор 29, имеющий ширину, которая больше ширины направляющей 27, предусмотренной в секциях 23A ступиц, чтобы гарантировать невозможность непредумышленного поворота и преждевременного введения ступиц 23A и 23В в зацепление во время вставления и одновременно также способствовать направлению вставления запорного кольца 9, чтобы ступицы 23A и 23B оставались защищенными.Referring to FIG. 4, it is noted that the outer markings on the closure ring 9 and the channel 7 can additionally emphasize the correct orientation of the closure ring 9, and on the open end section of the channel 7 near the hub area 24B, a vertical stop 29 having a width that is greater than the width of the guide 27 can be provided. provided in the hub sections 23A to ensure that the hubs 23A and 23B cannot be unintentionally rotated and prematurely engaged during insertion, and at the same time also facilitate the insertion direction of the locking ring 9 so that the hubs 23A and 23B remain protected.
Обращаясь теперь к фиг. 1B и 3, отмечаем, что диафрагма 8 предпочтительно введена в контакт с крышечным элементом 19 канала, чтобы обуславливаемая давлением нагрузка от потока текучей среды в канале 7 теплообменника передавалась по диафрагме 8 к крышечному элементу 19 канала. Затем обуславливаемая давлением нагрузка, приложенная к крышечному элементу 19 канала, передается на запорный кольцевой элемент 9. Канал 7 предпочтительно герметизирован прокладкой 10 диафрагмы. Прокладка 10 диафрагмы предпочтительно сжата множеством работающих на сжатие болтов 12 и толкателей 14, собирательно именуемых работающими на сжатие элементами, предусмотренными аксиально вдоль внешнего ряда запорного кольцевого элемента 9, которые предпочтительно проходят через резьбовые отверстия, сформированные в запорном кольцевом элементе 9. Эти работающие на сжатие болты 12 и толкатели 14 передают усилие на ненагруженное внешнее работающее на сжатие кольцо 21, предусмотренное в промежутке между запорным кольцевым элементом 9 и диафрагмой 8, на участок обода диафрагмы 8 и прокладку 10 диафрагмы. Следует понимать, что внутренний ряд работающих на сжатие болтов 11, 13 можно разместить вдоль радиуса либо кольцевого крышечного элемента 19, либо запорного кольцевого элемента 9, как требуется диаметрами элемента 60, подвергающегося упругому кручению, и несущего кольца 50, описываемых ниже.Turning now to FIG. 1B and 3, it is noted that the diaphragm 8 is preferably brought into contact with the duct cover 19 so that the pressure load from the fluid flow in the heat exchanger duct 7 is transferred through the diaphragm 8 to the duct cover 19. The pressure load applied to the duct cover element 19 is then transferred to the closure ring 9. The duct 7 is preferably sealed by a diaphragm gasket 10 . The diaphragm gasket 10 is preferably compressed by a plurality of compression bolts 12 and pushers 14, collectively referred to as compression members, provided axially along the outer row of the closure ring 9, which preferably pass through threaded holes formed in the closure ring 9. These compression elements the bolts 12 and pushers 14 transmit the force to the unloaded outer compression ring 21 provided in the gap between the locking ring element 9 and the diaphragm 8, to the portion of the rim of the diaphragm 8 and the gasket 10 of the diaphragm. It should be understood that the inner row of compression bolts 11, 13 can be placed along the radius of either the annular lid member 19 or the closure ring member 9 as required by the diameters of the elastically torsion member 60 and carrier ring 50 described below.
Следует по достоинству оценить тот факт, что конфигурация диафрагмы 8 предпочтительно обеспечивает отклонение на некоторую определенную величину под действием предварительных нагрузок болтов и внутреннего давления, вследствие чего, если узел укупорочного пробочного элемента не вставлен достаточно далеко аксиально внутрь в канал 7 теплообменника 100, то внешний ряд нажимных болтов 14 запорного кольцевого элемента 9 надо будет продвинуть дальше, чтобы вызвать герметизацию прокладкой 10 диафрагмы, а внутренний ряд нажимных болтов 13 крышечного элемента 19 надо будет продвинуть дальше, чтобы вызвать герметизацию прокладкой 6 трубной решетки и тем самым заставить диафрагму 8 деформироваться в большей степени, когда к каналу 7 прикладывают давление. В течение времени изготовления можно проводить операции контроля размеров, чтобы гарантировать соблюдение допусков механической обработки, приемлемых для надлежащего размещения корпуса. После изготовIt is to be appreciated that the diaphragm 8 is preferably configured to deflect by some predetermined amount under bolt preloads and internal pressure such that if the plug assembly is not inserted far enough axially inward into the channel 7 of heat exchanger 100, then the outer row the push bolts 14 of the locking ring element 9 will need to be advanced further to cause sealing by the gasket 10 of the diaphragm, and the inner row of push bolts 13 of the cap element 19 will need to be advanced further to cause the gasket 6 to seal the tube sheet and thereby cause the diaphragm 8 to deform to a greater extent when pressure is applied to channel 7. Dimensional checks can be made during manufacturing time to ensure that machining tolerances are maintained that are acceptable for proper housing placement. After production
- 13 039804 ления можно вводить регулировочные шайбы между диафрагмой 8 и узлом укупорочной пробки. В альтернативном варианте ступицы на узле укупорочной пробки можно подвергнуть механической обработке с некоторым шагом, чтобы узел укупорочной пробки продвигался аксиально внутрь в канал 7 теплообменника 100 по мере поворота. Поворачивая узел укупорочной пробки до тех пор, пока он не вступит в контакт с диафрагмой 8, обеспечивают продвижение внешнего ряда нажимных болтов 14 с целью сжатия прокладки 21 с последующим отводом внешнего ряда нажимных болтов 14, а также можно дополнительно повернуть укупорочную пробку, чтобы минимизировать зазор между узлом укупорочной пробки и диафрагмой 8. Сразу после проведения контроля размеров узел укупорочной пробки вставляют, сообщая ему линейное перемещение, в канал 7 теплообменника 100, что можно осуществить с помощью автопогрузчика с вильчатым захватом, крана или другой совокупности оборудования, уже требующегося для манипулирования пучком труб, и поэтому - в отличие от вышеупомянутых известных технических решений специальные инструменты или оборудование не требуется.- 13 039804 shims can be inserted between the diaphragm 8 and the stopper assembly. Alternatively, the hubs on the closure assembly can be machined in increments such that the closure assembly moves axially inward into the channel 7 of the heat exchanger 100 as it rotates. Rotating the cap assembly until it comes into contact with the diaphragm 8 advances the outer row of push bolts 14 to compress the gasket 21 and then retracts the outer row of push bolts 14, and the cap can be further rotated to minimize the gap. between the closure assembly and diaphragm 8. Once the dimensional control has been carried out, the closure assembly is inserted with linear movement into the channel 7 of the heat exchanger 100, which can be done with a forklift, crane, or other set of equipment already required for beam handling pipes, and therefore - in contrast to the aforementioned known technical solutions, special tools or equipment are not required.
Обращаясь теперь к фиг. 1B и 3, отметим необходимость понимать, что во время сборки, когда затягивают внутренний ряд работающих на сжатие болтов 13 крышечного элемента 19, осевая нагрузка передается через толкатели 11 на ненагруженное ослабленное (внутреннее) работающее на сжатие кольцо 22 и через диафрагму 8 на нагружающий трубную решетку узел, состоящий из несущего кольца 50, элемента 60, подвергающегося упругому кручению, и втулочного элемента 2, чтобы прижать прокладку 6 трубной решетки к задней грани трубной решетки 1 и кожуху 15. Эту осевую нагрузку именуют предварительной нагрузкой. Следует понимать, что эта предварительную нагрузка предотвращает утечки из-за перепада давления между межтрубным пространством и внутритрубным пространством теплообменника 100.Turning now to FIG. 1B and 3, note the need to understand that during assembly, when the inner row of compression bolts 13 of the cover element 19 is tightened, the axial load is transmitted through the pushers 11 to the unloaded relaxed (inner) compression ring 22 and through the diaphragm 8 to the loading tubular an assembly consisting of a carrier ring 50, an elastic torsion member 60, and a sleeve member 2 to press the tubesheet gasket 6 against the rear face of the tubesheet 1 and casing 15. This axial load is referred to as preload. It should be understood that this preload prevents leakage due to pressure differential between the annular space and the shell of the heat exchanger 100.
Кроме того, следует по достоинству оценить тот факт, что вышеупомянутый нагружающий трубную решетку узел предпочтительно выдерживает тепловые нагрузки, которые вызывают дифференциальное тепловое расширение между каналом 7, трубной решеткой 1 и вышеупомянутым нагружающим трубную решетку узлом (например, несущим кольцом 50, элементом 60, подвергающимся упругому кручению, и втулочным элементом 2). Дифференциальное тепловое расширение обуславливается двумя механизмами. Первый проявляется, когда канал 7 холоднее, чем трубная решетка 1 и нагружающий трубную решетку узел (например, несущее кольцо 50, элемент 60, подвергающийся упругому кручению, и втулочный элемент 2), из-за потока горячей технологической текучей среды, который находится в непосредственном контакте с внутренними компонентами, но в значительной степени огражден от канала 7 втулочным элементом 2 и за счет потерь тепла, присутствующего в канале 7, в окружающую среду или за счет быстрых изменений температуры текучей среды, которые заставляют температуру относительно тонких внутренних компонентов изменяться быстрее, чем в сравнительно толстом канале. Такие условия неизбежно возникнут во время запуска (нагрева) и во время либо в случае нарушения производственного процесса или остановки предприятия и последующего восстановления рабочей температуры. Второй механизм проявляется, когда материал, используемый для формирования канала 7, имеет меньший коэффициент теплового сопротивления, чем материалы, используемые для трубной решетки 1 и нагружающего трубную решетку узла (например, несущего кольца 50, элемента 60, подвергающегося упругому кручению, и втулочного элемента 2). Например, это имеет место, когда применяют углеродистую сталь для канала 7 и нержавеющую сталь для компонентов внутри теплообменника.In addition, the fact that the aforementioned tubesheet loading assembly preferably withstands thermal loads that cause differential thermal expansion between the channel 7, the tubesheet 1 and the aforementioned tubesheet loading assembly (for example, the bearing ring 50, the element 60 subjected to elastic torsion, and sleeve element 2). Differential thermal expansion is caused by two mechanisms. The first occurs when channel 7 is colder than tubesheet 1 and the tubesheet-loading assembly (e.g., carrier ring 50, torsion element 60, and sleeve element 2) due to the hot process fluid flow that is in direct contact with the tubesheet. contact with the internal components, but is largely shielded from the channel 7 by the sleeve member 2 and by loss of heat present in the channel 7 to the environment or by rapid changes in fluid temperature that cause the temperature of relatively thin internal components to change faster than in a relatively thick channel. Such conditions will inevitably occur during start-up (heating) and during or in the event of a disruption in the production process or a plant shutdown and the subsequent restoration of operating temperature. The second mechanism occurs when the material used to form the channel 7 has a lower coefficient of thermal resistance than the materials used for the tube sheet 1 and the assembly loading the tube sheet (for example, the carrier ring 50, the elastic torsion element 60, and the sleeve element 2 ). For example, this is the case when using carbon steel for channel 7 and stainless steel for the components inside the heat exchanger.
Когда суммарное тепловое расширение трубной решетки 1 и нагружающего трубную решетку узла (например, несущего кольца 50, элемента 60, подвергающегося упругому кручению, и втулочного элемента 2) больше, чем суммарное тепловое расширение канала 7, способность выдерживать дифференциальное тепловое расширение должна быть обеспечена за счет деформации в теплообменнике 100. Благодаря относительно высокой жесткости канала 7, необходимой для безопасной локализации давления, деформация происходит главным образом в относительно менее жестких элементах в нагружающем трубную решетку узле (например, несущем кольце 50, элементе 60, подвергающемся упругому кручению, и втулочном элементе 2). Если механические напряжения, обуславливаемые этой деформацией, превышают предел текучести элементов, результатом является неустранимая, или пластическая, деформация. Благодаря присутствию перфорационных отверстий, выполненных во втулочном элементе 2, чтобы впустить текучую среду во внутреннюю камеру теплообменника 100, упомянутый элемент по всему диаметру не имеет равномерной жесткости. Поэтому тепловые нагрузки могут приводить к неравномерной пластической деформации втулочного элемента 2, чтобы восстановление нагрузки на прокладке 22 оказалось невозможным просто из-за повторной затяжки внутреннего ряда работающих на сжатие болтов 13. Когда тепловые нагрузки возвращаются к обычным значениям, остаточная нагрузка осевого сжатия в нагружающем трубную решетку узле (несущем кольце 50, элементе 60, подвергающемся упругому кручению, и втулочном элементе 2) снижается, оказываясь меньше нагрузок, прикладываемых во время затяжки работающих на сжатие болтов 13 крышечного элемента. Эту нагрузку можно снизить, делая ее меньше минимальной нагрузки, необходимой для герметизации прокладки 6 трубной решетки, если пластическая деформация оказывается достаточно серьезной. Это приводит к нежелательной утечке между межтрубным пространством и внутритрубным пространством теплообменника 100.When the combined thermal expansion of the tube sheet 1 and the tube sheet loading assembly (e.g., carrier ring 50, elastic torsion element 60, and sleeve element 2) is greater than the total thermal expansion of the channel 7, the ability to withstand the differential thermal expansion must be ensured by deformation in the heat exchanger 100. Due to the relatively high rigidity of the channel 7 necessary for the safe localization of pressure, the deformation occurs mainly in the relatively less rigid elements in the loading tube sheet node (for example, the carrier ring 50, the element 60 subjected to elastic torsion, and the sleeve element 2 ). If the mechanical stresses caused by this deformation exceed the yield strength of the elements, the result is permanent, or plastic, deformation. Due to the presence of perforations made in the sleeve element 2 to let the fluid into the inner chamber of the heat exchanger 100, said element does not have uniform rigidity throughout its diameter. Therefore, thermal loads can lead to non-uniform plastic deformation of the sleeve element 2, so that restoration of the load on the gasket 22 is impossible simply due to the re-tightening of the inner row of compression bolts 13. When the thermal loads return to normal values, the residual axial compression load in the loading pipe the lattice assembly (bearing ring 50, elastic torsion member 60, and sleeve member 2) is reduced to be less than the loads applied during tightening of the cap member compression bolts 13. This load can be reduced by making it less than the minimum load required to seal the tube sheet gasket 6 if the plastic deformation is severe enough. This results in unwanted leakage between the shell side and the shell side of the heat exchanger 100.
В соответствии с иллюстрируемыми вариантами осуществления, чтобы выдержать дифференциальное тепловое расширение без пластической деформации в теплообменнике, предложен описываемыйIn accordance with the illustrated embodiments, in order to withstand differential thermal expansion without plastic deformation in the heat exchanger, the described
- 14 039804 теперь податливый элемент. Податливый элемент получается посредством воплощения элемента 60, подвергающегося упругому кручению, показанного на фиг. 1B и 2. Как показано, кольцевой элемент 60, подвергающийся упругому кручению, предпочтительно вступает на участке внешней окружной поверхности в контакт в первой области 61 контакта со втулочным элементом 2 на стороне, обращенной к трубной решетке 1, в окрестности ее внешнего радиуса, и контактирует на участке внутренней окружной поверхности с несущим кольцом 50 во второй области 63 контакта на стороне, обращенной к диафрагме 8, в окрестности ее внутреннего радиуса. Когда внутренние работающие на сжатие болты 13 предварительно нагружают, осевые усилия передаются через элемент 60, подвергающийся упругому кручению, в его вышеупомянутых областях 61 и 63 контакта. Эти усилия, прикладываемые на разных радиусах к элементу 60, подвергающемуся упругому кручению, создают крутильную нагрузку на элемент 60, подвергающийся упругому кручению, позволяя отклонить его внутреннюю окружную поверхность относительно его внешней окружной поверхности в осевом направлении для кручения элемента 60, подвергающегося упругому кручению, с целью выдержать эту крутильную нагрузку путем увеличения механического напряжения и крутильного поворота, что позволяет наружному радиусу элемента 60, подвергающегося упругому кручению, переместиться к диафрагме 8 узла укупорочной пробки, а его внутреннему радиусу переместиться к трубной решетке 1.- 14 039804 is now a flexible element. The compliant element is obtained by implementing the elastic torsion element 60 shown in FIG. 1B and 2. As shown, the annular element 60 subjected to elastic torsion preferably comes into contact in the area of the outer circumferential surface in the first area 61 of contact with the sleeve element 2 on the side facing the tube sheet 1, in the vicinity of its outer radius, and contacts on the area of the inner circumferential surface with the carrier ring 50 in the second area 63 of contact on the side facing the diaphragm 8, in the vicinity of its inner radius. When the internal compression bolts 13 are preloaded, axial forces are transmitted through the elastic torsion element 60 in its aforementioned contact areas 61 and 63. These forces, applied at different radii to the elastic torsion member 60, create a torsional load on the elastic torsion member 60, allowing its inner circumferential surface to be deflected relative to its outer circumferential surface in the axial direction to torsion the torsion member 60 with in order to withstand this torsional load by increasing the mechanical stress and torsional rotation, which allows the outer radius of the element 60 subjected to elastic torsion to move towards the diaphragm 8 of the cork assembly, and its inner radius to move towards the tube sheet 1.
Следует по достоинству оценить тот факт, что несущее кольцо 50 защищает диафрагму 8 от повреждений из-за контакта посредством элемента 60, подвергающегося упругому кручению, во время поворота. При эксплуатации теплообменника 100 нагрузки, обуславливаемые давлением, будут снижать нагрузку на элемент 60, подвергающийся упругому кручению, за счет деформирования узла укупорочной пробки в направлении от трубной решетки 1, но дифференциальное тепловое расширение будет увеличивать нагрузку. Следует понимать, что конструкция и конфигурация элемента 60, подвергающегося упругому кручению, обеспечивают упругую деформацию вплоть до достижения максимального требуемого дифференциального теплового расширения. Когда нагрузки во время эксплуатации теплообменника остаются меньше этого максимального порога, нагрузки в элементе 60, подвергающемся упругому кручению, вернутся к исходной предварительной нагрузке, если будут сняты тепловые нагрузки и нагрузки, обуславливаемые давлением. В соответствии с иллюстрируемыми вариантами осуществления элемент 60, подвергающийся упругому кручению, может быть выполнен имеющим диапазон отклонения от 25 мм до 75 мм; вместе с тем элемент 60, подвергающийся упругому кручению, не следует считать ограничиваемым вышеупомянутым диапазоном отклонения, поскольку этому элементу можно придать конфигурацию, зависящую от шкалы размерных габаритов теплообменника 100. Вместе с тем, если сталкиваются с избыточным дифференциальным тепловым расширением, как бывает во время непреднамеренного теплового отклонения технологической текучей среды, элемент 60, подвергающийся упругому кручению, пластически деформируется, ограничивая нагрузки, прикладываемые к узлу укупорочной пробки, для предотвращения отказа узла укупорочной пробки и/или нарушения герметизации, обеспечиваемой диафрагмой 8. Следует понимать, что, когда снимают тепловые нагрузки и нагрузки, обуславливаемые давлением, нагрузки на элемент 60, подвергающийся упругому кручению, будут падать ниже исходной предварительной нагрузки, а могут упасть и до нуля. Элемент 60, подвергающийся упругому кручению, можно выполнить из материалов, которые не подвержены коррозии, ползучести и утрате прочности при высоких температурах, предпочтительно из сплавов с высоким содержанием никеля, включая (но не в ограничительном смысле) инконель 625 и инконель 718.It is to be appreciated that the carrier ring 50 protects the diaphragm 8 from damage due to contact by the elastic torsion member 60 during rotation. During operation of the heat exchanger 100, pressure loads will reduce the load on the elastic torsion element 60 by deforming the cap assembly away from the tubesheet 1, but differential thermal expansion will increase the load. It should be understood that the design and configuration of the element 60, subjected to elastic torsion, provide elastic deformation up to the achievement of the maximum required differential thermal expansion. When the loads during operation of the heat exchanger remain below this maximum threshold, the loads in the elastic torsion element 60 will return to the original preload if the thermal and pressure loads are removed. In accordance with the illustrated embodiments, the elastic torsion member 60 may be configured to have a deflection range of 25 mm to 75 mm; however, the element 60 subjected to elastic torsion should not be considered limited by the aforementioned range of deflection, since this element can be configured depending on the size scale of the heat exchanger 100. However, if excessive differential thermal expansion is encountered, as happens during an unintentional thermal deflection of the process fluid, the elastic torsion member 60 plastically deforms to limit the loads applied to the closure assembly to prevent failure of the closure assembly and/or the seal provided by diaphragm 8. It will be appreciated that when thermal loads are removed and pressure loads, loads on elastic torsion member 60 will drop below the initial preload, and may drop to zero. The elastic torsion element 60 can be made from materials that are not susceptible to corrosion, creep, and high temperature buckling, preferably high nickel alloys, including, but not limited to, Inconel 625 and Inconel 718.
Обращаясь теперь к фиг. 2, опишем теперь иллюстративные уместные размеры для конструкции элемента 60, подвергающегося упругому кручению. Следует понимать, что размер a - это внешний радиус, размер b - это внутренний радиус, размер h - это высота, а размер t - это толщина элемента 60, подвергающегося упругому кручению. Размер a меньше, чем внутренний радиус, ограниченный каналом 7 теплообменника 100, обеспечивающий таким образом просвет для радиального теплового расширения и поворота под нагрузкой. Отношение а/b больше чем 1, и предпочтительно меньше чем 3, чтобы осевая нагрузка могла создать крутильную нагрузку в элементе 60, подвергающемся упругому кручению. Размер h составляет приблизительно 50% предела упругого отклонения упомянутого элемента, когда приложены предварительная нагрузка и рабочие нагрузки (обуславливаемая давлением и тепловая). Размер t выбирают так, чтобы осевая нагрузка была меньше максимальной допустимой нагрузки на прокладку 6 трубной решетки, когда элемент 60, подвергающийся упругому кручению, сжимается под воздействием суммы смещения, обуславливаемого предварительной нагрузкой и расчетным дифференциальным тепловым расширением, и чтобы элемент 60, подвергающийся упругому кручению, деформировался упруго. Материал элемента 60, подвергающийся упругому кручению, выбирают так, чтобы этот элемент упруго деформировался, когда эта максимальная допустимая нагрузка будет превышена. Следует понимать, что трубная решетка 1, втулочный элемент 2, несущее кольцо 50, работающие на сжатие кольца 22, работающие на сжатие стержни 11 и работающие на сжатие болты 13 выполнены сохраняющими упругость вплоть до достижения или превышения суммарной осевой нагрузки, являющейся результатом предварительной нагрузки, тепловой нагрузки и нагрузки, обуславливаемой давлением.Turning now to FIG. 2, illustrative relevant dimensions will now be described for the design of the element 60 subjected to elastic torsion. It should be understood that dimension a is the outer radius, dimension b is the inner radius, dimension h is the height, and dimension t is the thickness of the element 60 undergoing elastic torsion. The dimension a is smaller than the inner radius defined by the channel 7 of the heat exchanger 100, thus providing clearance for radial thermal expansion and rotation under load. The ratio a/b is greater than 1, and preferably less than 3, so that the axial load can create a torsional load in the element 60 subjected to elastic torsion. The dimension h is approximately 50% of the elastic limit of said element when preload and operating loads (pressure and thermal) are applied. The dimension t is chosen so that the axial load is less than the maximum allowable load on the tubesheet gasket 6 when the elastic torsion element 60 is compressed under the sum of the displacement due to the preload and the calculated differential thermal expansion, and that the elastic torsion element 60 , deformed elastically. The material of element 60 subjected to elastic torsion is chosen such that the element will deform elastically when this maximum allowable load is exceeded. It should be understood that the tube sheet 1, the sleeve member 2, the bearing ring 50, the compression rings 22, the compression rods 11 and the compression bolts 13 are designed to remain resilient until the total axial load resulting from the preload is reached or exceeded. thermal load and pressure load.
Следует по достоинству оценить тот факт, что в иллюстрируемых вариантах осуществления (например, на фиг. 2 и 3), элемент 60, подвергающийся упругому кручению, понимается как имеющий чеOne should appreciate the fact that in the illustrated embodiments (for example, in Fig. 2 and 3), the element 60, subjected to elastic torsion, is understood as having a
- 15 039804 тырехугольное поперечное сечение, имеющее участки закругленных углов. В альтернативных иллюстрируемых вариантах осуществления можно использовать другие конфигурации поперечных сечений для элемента 60, подвергающегося упругому кручению, включая прямоугольную форму или форму с преимущественно закругленными сторонами. Кроме того, в иллюстрируемых здесь вариантах осуществления нагружающий трубную решетку узел включает в себя единственный элемент 60, подвергающийся упругому кручению. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления, чтобы удовлетворить проектным требованиям по минимальному давлению, прикладываемому к прокладке 6 трубной решетки, и максимальному смещению, сообщаемому диафрагме 8, элемент 60, подвергающийся упругому кручению, можно выполнить с высокой жесткостью, чтобы нельзя было выдержать максимальное тепловое расширение без пластической деформации. В таком случае можно последовательно уложить стопой более одного элемента 60, подвергающегося упругому кручению, чтобы увеличить способность к тепловому расширению. Например, на фиг. 7 изображена конструкция, предусматривающая использование трех элементов 60, подвергающихся упругому кручению. Следует понимать, что, когда применяют нечетное количество элементов 60, подвергающихся упругому кручению, внутренние работающие на сжатие болты (11, 13 и 22) могут быть предусмотрены в крышечном плоском элементе 19 на обычном радиусе окружности болтов. А когда применяют четное количество элементов 60, подвергающихся упругому кручению, внутренние работающие на сжатие болты предпочтительно размещают в запорном кольцевом элементе 9 на большем радиусе окружности болтов. Кроме того, в конструкциях с многочисленными элементами 60, подвергающимися упругому кручению, в состав предпочтительно включают центровочное кольцо для поддержания выравнивания упомянутых элементов друг с другом.- 15 039804 rectangular cross-section having areas of rounded corners. In alternative illustrated embodiments, other cross-sectional configurations for elastic torsion element 60 may be used, including a rectangular shape or a shape with predominantly rounded sides. In addition, in the embodiments illustrated herein, the tubesheet loading assembly includes a single element 60 subjected to elastic torsion. It should be understood that in some embodiments, in order to meet the design requirements for the minimum pressure applied to the tube sheet 6 and the maximum displacement imparted to the orifice 8, the elastic torsion element 60 can be made with high rigidity so that the maximum thermal expansion without plastic deformation. In such a case, more than one elastic torsion member 60 may be stacked in succession to increase thermal expansion capability. For example, in FIG. 7 shows a design using three elements 60 subjected to elastic torsion. It should be understood that when an odd number of elastic torsion members 60 are used, internal compression bolts (11, 13 and 22) may be provided in the cap flat member 19 at the normal bolt circle radius. And when an even number of elements 60 subjected to elastic torsion are used, internal compression bolts are preferably placed in the locking annular element 9 at a larger radius of the bolt circle. In addition, in designs with multiple members 60 subjected to elastic torsion, a centering ring is preferably included in the composition to maintain alignment of said members with each other.
Обращаясь теперь к фиг. 3, отмечаем, что здесь иллюстрируется поведение диафрагмы 8 после предварительной нагрузки работающих на сжатие болтов 13 и 14 и приложения давления из канала 7 теплообменника 100. Как показано, у прокладки 10 диафрагмы работающее на сжатие кольцо 21 отодвигается от запорного кольцевого элемента 9 узла укупорочной пробки, сжимая диафрагму 8 и прокладку 10 диафрагмы. Когда давление прикладывается из канала 7 теплообменника 100, диафрагма 8 деформируется до тех пор, пока не приляжет к запорному кольцевому элементу 9 и крышечному плоскому элементу 19 в области 31. Это создает область с высокими изгибными деформациями в диафрагме 8 на радиусе, меньшем, чем радиус работающего на сжатие кольца 21. Чтобы предотвратить разрыв диафрагмы 8, работающее на сжатие кольцо 21 предпочтительно делают шире и выполняют с криволинейной поверхностью, чтобы снизить изгибные деформации.Turning now to FIG. 3, note that the behavior of the diaphragm 8 is illustrated here after preloading the compression bolts 13 and 14 and applying pressure from the channel 7 of the heat exchanger 100. As shown, at the diaphragm gasket 10, the compression ring 21 moves away from the closure ring element 9 of the closure assembly. , compressing the diaphragm 8 and the gasket 10 of the diaphragm. When pressure is applied from the channel 7 of the heat exchanger 100, the diaphragm 8 deforms until it comes into contact with the closure ring 9 and the cap plate 19 in the region 31. This creates a region of high bending deformations in the diaphragm 8 at a radius smaller than the radius compression ring 21. In order to prevent the diaphragm 8 from breaking, the compression ring 21 is preferably made wider and has a curved surface to reduce bending deformations.
Аналогично внешнему работающему на сжатие кольцу 21 внутреннее работающее на сжатие кольцо 22 смещается в направлении от крышечного элемента 19 узла укупорочной пробки, сжимая диафрагму 8 и нагружающий трубную решетку узел. Как показано, диафрагма 8 изгибается вокруг обеих сторон внутреннего работающего на сжатие кольца 22, когда прикладывается давление из канала 7 теплообменника, создавая две области с высокими изгибными деформациями в диафрагме 8. Чтобы предотвратить разрыв диафрагмы 8, внутреннее работающее на сжатие кольцо 22 тоже можно сделать шире и выполнить с криволинейной поверхностью, чтобы снизить изгибные деформации.Similar to the outer compression ring 21, the inner compression ring 22 moves away from the closure member 19 of the closure assembly, compressing the diaphragm 8 and the tube sheet loading assembly. As shown, the diaphragm 8 bends around both sides of the inner compression ring 22 when pressure from the heat exchanger channel 7 is applied, creating two regions of high bending strain in the diaphragm 8. To prevent the diaphragm 8 from rupturing, the inner compression ring 22 can also be made wider and made with a curved surface to reduce bending deformations.
В связи с некоторыми иллюстрируемыми вариантами осуществления, описанными выше, следует понимать, что различные неограничительные варианты осуществления, описанные здесь, можно использовать по отдельности, совместно либо избирательно объединять для конкретных приложений. Кроме того, некоторые из различных признаков вышеупомянутых неограничительных вариантов осуществления можно использовать без соответствующего использования других описанных признаков. Следовательно, вышеизложенное описание нужно рассматривать исключительно в контексте иллюстрации принципов, теоретических положений и возможных вариантов осуществления этого изобретения, а не в смысле его ограничения.In connection with some of the illustrated embodiments described above, it should be understood that the various non-limiting embodiments described herein may be used individually, in combination, or selectively combined for specific applications. In addition, some of the various features of the aforementioned non-limiting embodiments may be used without the corresponding use of the other described features. Therefore, the foregoing description should be considered solely in the context of illustrating the principles, theoretical positions and possible embodiments of this invention, and not in the sense of limiting it.
Например, существуют укупорки типа замка лопаточной турбины в стиле A и в стиле B. Вышеупомянутые иллюстрируемые варианты осуществления относятся к стилю A, в типичных случаях используемому для приложений того типа, которые связаны с подачей выходящих потоков, где текучие среды межтрубного пространства и внутритрубного пространства не являются независимыми, чтобы можно было рассчитать трубную решетку только на перепад давления. Вместе с тем не следует понимать иллюстрируемые варианты осуществления как ограничиваемые такой укупоркой типа замка лопаточной турбины в стиле A, поскольку изобретение также охватывает укупорки в стиле B, в которых трубная решетка приварена к каналу и не требуется нагружать прокладку трубной решетки, а значит, не нужен и внутренний ряд болтов, как показано например на фиг. 8. Следует также понять, что иллюстрируемые варианты осуществления можно использовать с различными известными способами для осуществления внутренней герметизации.For example, there are style A and style B vane lock closures. The above illustrated embodiments are of style A, typically used for effluent applications where annulus and shell fluids are not are independent so that the tubesheet can be designed for the pressure drop only. However, the illustrated embodiments should not be understood as being limited to such a style A blade lock type closure, as the invention also encompasses style B closures in which the tubesheet is welded to the channel and does not need to stress the tubesheet gasket, and therefore does not need to and an inner row of bolts, as shown for example in FIG. 8. It should also be understood that the illustrated embodiments can be used with various known methods to achieve internal sealing.
Следует понимать, что вышеописанные компоновки являются лишь иллюстрирующими применение принципов иллюстрируемых вариантов осуществления. Специалисты в данной области техники смогут разработать многочисленные модификации и альтернативные компоновки в рамках объема иллюстрируемых вариантов осуществления, а прилагаемую формулу изобретения надо считать охватывающей такие модификации и компоновки.It should be understood that the above arrangements are merely illustrative of the application of the principles of the illustrated embodiments. Those skilled in the art will be able to develop numerous modifications and alternative arrangements within the scope of the illustrated embodiments, and the appended claims are to be considered to cover such modifications and arrangements.
- 16 039804- 16 039804
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM
Claims (22)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201862645662P | 2018-03-20 | 2018-03-20 | |
PCT/US2019/023097 WO2019183176A1 (en) | 2018-03-20 | 2019-03-20 | Heat exchanger closure assemblies and methods of using and installing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA202092212A1 EA202092212A1 (en) | 2021-02-26 |
EA039804B1 true EA039804B1 (en) | 2022-03-15 |
Family
ID=67983532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA202092212A EA039804B1 (en) | 2018-03-20 | 2019-03-20 | Heat exchanger closure assemblies and methods of using and installing the same |
Country Status (20)
Country | Link |
---|---|
US (4) | US11079185B2 (en) |
EP (2) | EP3759412B1 (en) |
JP (2) | JP7342019B2 (en) |
CN (2) | CN112292575B (en) |
AU (2) | AU2019239983B2 (en) |
BR (1) | BR112020019179B1 (en) |
CA (1) | CA3094459A1 (en) |
CL (1) | CL2020002404A1 (en) |
EA (1) | EA039804B1 (en) |
ES (1) | ES2968204T3 (en) |
HR (1) | HRP20231626T1 (en) |
HU (1) | HUE065693T2 (en) |
MX (1) | MX2020009770A (en) |
PH (1) | PH12020551503A1 (en) |
PL (1) | PL3759412T3 (en) |
RS (1) | RS64985B1 (en) |
SA (1) | SA520420172B1 (en) |
SG (1) | SG11202009146YA (en) |
TW (1) | TWI839350B (en) |
WO (1) | WO2019183176A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112833699B (en) * | 2021-01-25 | 2022-07-12 | 九江检安石化工程有限公司 | Heat exchanger welding tool and heat exchanger tube bundle tube plate interface welding process |
CN114993846B (en) * | 2022-08-05 | 2022-10-14 | 山西阳煤化工机械(集团)有限公司 | Device for testing pressure of heat exchanger and using method thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4750554A (en) * | 1984-12-12 | 1988-06-14 | Lummus Crest, Inc. | Internal tube sheet sealing apparatus assembly for tubular heat exchangers |
US4961464A (en) * | 1988-09-19 | 1990-10-09 | Akzo N.V. | Mass and/or heat exchanger with thermal expansion relief |
US5984001A (en) * | 1997-09-25 | 1999-11-16 | Brown Fintube Company | Tapered split ring shell closure |
US20020144806A1 (en) * | 2001-04-10 | 2002-10-10 | Yoshitsugu Gokan | Intercooler |
US20090095453A1 (en) * | 2006-04-21 | 2009-04-16 | Larsen & Toubro Limited | Sealing arrangement for internal tubesheet for tubular heat exchangers |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4750A (en) | 1846-09-10 | Improvement in sewing-machines | ||
US554A (en) | 1838-01-09 | Mode of constructing and operating churns | ||
US2857142A (en) * | 1955-08-05 | 1958-10-21 | Gertzon Nils | Heat exchanger |
US2872065A (en) | 1956-02-07 | 1959-02-03 | Griscom Russell Co | Head closure construction for heat exchangers |
US3114415A (en) | 1957-02-15 | 1963-12-17 | Allied Chem | Shell and tube heat exchangers |
AT278876B (en) | 1967-05-29 | 1970-02-10 | Waagner Biro Ag | Bayonet lock |
BE728124A (en) | 1968-02-08 | 1969-07-16 | ||
US3526275A (en) * | 1968-05-27 | 1970-09-01 | Du Pont | Tube bundle assembly having baffle and header seal features for use in plastic tube heat transfer apparatus combinations |
US3868994A (en) | 1973-02-26 | 1975-03-04 | Atomic Energy Commission | Liquid metal operated heat exchanger |
US4102465A (en) | 1977-05-06 | 1978-07-25 | Greer Hydraulics, Inc. | Locking ring for pressure vessel and method of making the same |
IT7919298A0 (en) | 1979-01-15 | 1979-01-15 | Bayer Italia Spa | FORMING OF HONEYCOMB SHEETS OF THERMOPLASTIC RESINS COUPLED WITH THERMOFORMABLE CROSS-LINKED POLYETHYLENE FOAM. |
NL182749C (en) * | 1979-01-30 | 1988-05-02 | Shell Int Research | HEAT EXCHANGER. |
US4630673A (en) * | 1982-06-21 | 1986-12-23 | Belleli S.P.A. | Clamping assembly heat exchanger tube plates |
DE3639001C1 (en) * | 1986-11-14 | 1988-04-28 | Didier Werke Ag | Seal of a ceramic pipe |
BR8701689A (en) * | 1987-04-10 | 1988-10-25 | Bas Tex Corp | CLOSING CONNECTION FOR HEAT EXCHANGER |
US5048596A (en) * | 1990-01-02 | 1991-09-17 | Mccord Heat Transfer Corporation | Oil cooler |
DE4338431A1 (en) * | 1993-11-10 | 1995-05-11 | Zimmermann & Jansen Gmbh | Cooled slide plate |
DE29510720U1 (en) * | 1995-07-01 | 1995-09-07 | BDAG Balcke-Dürr AG, 40882 Ratingen | Heat exchanger |
WO1997014011A1 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-17 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Heat exchanger |
US6585949B1 (en) * | 1996-04-03 | 2003-07-01 | Cabot Corporation | Heat exchanger |
US6193284B1 (en) * | 1998-03-25 | 2001-02-27 | Henny Penny Corporation | Connector for securing heat exchanger tube to heating vessel bulkhead |
DE19833931C2 (en) | 1998-07-28 | 2000-06-15 | Siemens Ag | Method for transmitting data packets to several recipients in a heterogeneous communication network |
US20050034847A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-17 | Robert Graham | Monolithic tube sheet and method of manufacture |
DE102006058386A1 (en) | 2005-12-13 | 2007-06-14 | Behr Gmbh & Co. Kg | Collecting box for e.g. coolant cooler of motor vehicle, has connecting piece which is arranged in upper side of box and is connected with box by bayonet joint, where piece and box can be sealed by sealing unit that is formed as O-ring |
DK2016359T3 (en) * | 2006-05-09 | 2011-04-04 | Larsen & Toubro Ltd | Threaded duct closure for pipe cover heat exchanger |
US7910039B2 (en) * | 2008-03-10 | 2011-03-22 | Jamin Micarelli | Rapid cycling press for forming a composite article |
FR2954481B1 (en) * | 2009-12-18 | 2012-02-03 | Valeo Systemes Thermiques | HEAT EXCHANGER |
US8136540B2 (en) * | 2010-07-30 | 2012-03-20 | Hays Gary I | Cleaning system having heated cleaning enclosure for cleaning heat exchanger tube bundles |
JP5488551B2 (en) * | 2010-11-03 | 2014-05-14 | 株式会社デンソー | Receiver and receiver-integrated condenser |
JP5585456B2 (en) | 2011-01-06 | 2014-09-10 | 株式会社デンソー | Heat exchanger and manufacturing method thereof |
FR2986310B1 (en) | 2012-01-31 | 2014-03-21 | Staubli Sa Ets | COOLING SYSTEM WITH CIRCULATING FLUID CIRCULATION |
PL2984415T3 (en) * | 2014-03-17 | 2017-04-28 | Condevo S.P.A. | Heat exchange cell and method |
US10641559B2 (en) * | 2016-09-30 | 2020-05-05 | Hanon Systems | Heat exchanger |
-
2019
- 2019-03-20 HU HUE19771967A patent/HUE065693T2/en unknown
- 2019-03-20 RS RS20231208A patent/RS64985B1/en unknown
- 2019-03-20 CN CN201980034080.3A patent/CN112292575B/en active Active
- 2019-03-20 US US16/358,932 patent/US11079185B2/en active Active
- 2019-03-20 TW TW108109574A patent/TWI839350B/en active
- 2019-03-20 AU AU2019239983A patent/AU2019239983B2/en active Active
- 2019-03-20 ES ES19771967T patent/ES2968204T3/en active Active
- 2019-03-20 CA CA3094459A patent/CA3094459A1/en active Pending
- 2019-03-20 EP EP19771967.7A patent/EP3759412B1/en active Active
- 2019-03-20 EP EP23201096.7A patent/EP4276400A3/en active Pending
- 2019-03-20 BR BR112020019179-5A patent/BR112020019179B1/en active IP Right Grant
- 2019-03-20 MX MX2020009770A patent/MX2020009770A/en unknown
- 2019-03-20 CN CN202210338568.9A patent/CN114739227B/en active Active
- 2019-03-20 SG SG11202009146YA patent/SG11202009146YA/en unknown
- 2019-03-20 HR HRP20231626TT patent/HRP20231626T1/en unknown
- 2019-03-20 EA EA202092212A patent/EA039804B1/en unknown
- 2019-03-20 WO PCT/US2019/023097 patent/WO2019183176A1/en active Application Filing
- 2019-03-20 PL PL19771967.7T patent/PL3759412T3/en unknown
- 2019-03-20 JP JP2020550640A patent/JP7342019B2/en active Active
-
2020
- 2020-09-17 CL CL2020002404A patent/CL2020002404A1/en unknown
- 2020-09-18 PH PH12020551503A patent/PH12020551503A1/en unknown
- 2020-09-20 SA SA520420172A patent/SA520420172B1/en unknown
-
2021
- 2021-03-11 US US17/199,168 patent/US11971229B2/en active Active
- 2021-07-08 US US17/370,718 patent/US11852424B2/en active Active
-
2023
- 2023-03-04 AU AU2023201358A patent/AU2023201358A1/en active Pending
- 2023-08-30 JP JP2023139495A patent/JP2023160873A/en active Pending
- 2023-11-15 US US18/510,218 patent/US20240085126A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4750554A (en) * | 1984-12-12 | 1988-06-14 | Lummus Crest, Inc. | Internal tube sheet sealing apparatus assembly for tubular heat exchangers |
US4961464A (en) * | 1988-09-19 | 1990-10-09 | Akzo N.V. | Mass and/or heat exchanger with thermal expansion relief |
US5984001A (en) * | 1997-09-25 | 1999-11-16 | Brown Fintube Company | Tapered split ring shell closure |
US20020144806A1 (en) * | 2001-04-10 | 2002-10-10 | Yoshitsugu Gokan | Intercooler |
US20090095453A1 (en) * | 2006-04-21 | 2009-04-16 | Larsen & Toubro Limited | Sealing arrangement for internal tubesheet for tubular heat exchangers |
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20240085126A1 (en) | Heat exchanger closure assemblies and methods of using and installing the same | |
CA2705287C (en) | Fluid flow control device having a seat ring retainer | |
US20120118547A1 (en) | Tube plug for a heat exchanger tube | |
US4743054A (en) | Device for the installation and retention of a shutter plate for an opening in an enclosure | |
KR102721125B1 (en) | Heat exchanger closure assembly and method of using and installing the same | |
KR20240154703A (en) | Heat exchanger closure assemblies and methods of using and installing the same | |
US4750554A (en) | Internal tube sheet sealing apparatus assembly for tubular heat exchangers | |
TW202430827A (en) | Heat exchanger assemblies and methods of installing the same | |
BR122022005172B1 (en) | PROCESS FOR ASSEMBLY OF A TUBULAR HEAT EXCHANGER ASSEMBLY AND CLOSURE ASSEMBLY | |
EP2016359B1 (en) | Threaded channel closure for a tube and shell heat exchanger | |
JPH028673B2 (en) | ||
RU2280210C1 (en) | Detachable joint |